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终于知道了电动汽车快充与慢充的本质

钜大LARGE  |  点击量:13253次  |  2019年01月18日  

2018年,包括比亚迪在内,家庭乘用电动汽车都使用三元锂电池,当前电池技术水平下,即使快充也需要30分钟充电到电池容量的80%,超过80%后,为保护电池安全,充电电流必须变小,充到100%的时间将较长。这些充电时间是怎么设计计算出来的?这得从锂电池充电时间计算说起。


一、锂电池充电时间计算


认识锂电池充电时间,从难易程度上说,操作问题不大,理清锂电池充电时间的来源更有助于在理论和实践上使之更加科学化。


锂电池电芯


1.理论计算


理论上的锂电池充电时间是电池标称容量与电流之比:


锂电池充电时间(h)=电池容量(mAh)/充电电流(mA)


但是,由于充电时会有阻抗产生,为了抵销阻抗的影响,实际充电时间要大于上述理论充电时间,为了使锂电池充电时间满足实际的满电要求,一般要根据充电电流所占电池容量比值的大小设定一个大于1的系数。例如,


当充电电流≤电池容量的5%时系数为1.6,此时锂电池充电时间=电池容量÷充电电流×1.6


以此类推,根据充电电流所占电池容量比例的大小,锂电池充电时间计算时的系数还有1.5(5%<充电电流≤10%),1.3(10%<充电电流≤15%),1.2(15%<充电电流≤20%),1.1(20%<充电电流)。


2.实践操作


实用中,便携式电子产品的锂电池充电时间也是按照上述公式来设计的,对这些锂电池一般都配备有相应的恒流充电器,这种锂电池充电器对锂电池充电时间的控制是以满电指示灯来表示的,电池充满电时会发出报警信号,所以,消费者只需要按照说明操作就行了,不必为锂电池充电时间多久合适而犯愁。


二、电动汽车快充


每个品牌与每个型号的电动汽车充电的时间都不尽相同,且需要从两个方便来回答,快充和慢充。快充和慢充是相对概念,一般快充为大功率直流充电,半小时可以充满电池80%容量,慢充指交流充电,充电过程需6小时-8小时。电动汽车充电快慢与充电机功率、电池充电特性和温度等紧密相关。家用充电桩虽然不错,但还有很多用户由于没有固定车位或是物业不配合,无法安装家用充电桩。对他们来说,公共充电桩就成了唯一的选择。


公共充电桩一般由国家电网、南方电网这类电力企业建设并维护经营。在今后,随着电动汽车产业的成熟,也会有不少民营资本进入这一领域。公共充电桩一般分为快充和慢充,前者使用直流电,后者使用交流电。


1.公共充电桩快充


以常见的国家电网快充桩为例,其输出的直流电压为380V,电流可以达到50A,输出功率可达19kW。不过,为了保护电池,在电池容量达到80%以后,充电电流就会慢慢下降到10A左右。所以,一般用快充将电量充到80%以后,应该换到慢充桩将电充满,这样效率更高一些。


直流快充桩充电非常迅速,一般来说1-2小时就能将一辆电动汽车的电池从0充到80%。


2.特斯拉超级充电站


特斯拉超级充电桩有一台充电机和两个充电桩组成,其交流输入电压380V,电流192A,直流输出功率125kWh。这一输出功率远超普通充电桩,仅需40分钟就可以将一辆电池容量85kWh的ModelS充到80%的电量。虽然剩下的20%由于需要降低电流保护电池,速度会慢下来,但是从0到充满总共也只需要75分钟。


特斯拉超级充电站的充电速度让人印象深刻。或许是受它的启发,国家电网已经在京沪高速上建成了50座快速充电站,每座快充站有4台120千瓦直流充电机、8个充电桩。


三、电动汽车慢充


在电动汽车上一般会发现两个不一样的充电口,为充电模式有两种,直流充电模式和交流充电模式。直流和交流两种模式因为充电时间不同也被称为快充和慢充。当然有的电动汽车出于成本、电池容量等多种考量只有一种充电模式,所以就会只有一个充电口。另外,科普一个误区,快充是否伤害电池是因电池而议的,不好一概而论,这取决于电池密度、电池材料、充电的温度,以及电池组管理系统的能力。


1、便携充电


便携充电是指使用随车附带的便携充电线连接普通家用插座充电。这是一种非常方便的充电方式,只要能找到插座,就可以充电。但是其充电速度就不敢恭维了。一般来说,普通家用插座的电压为220V,电流为10A,理论上功率为2.2kW,而在实际使用中,充电功率一般来说只有1.5kW。


2、家用充电桩


家用充电桩是最常见的一种充电桩。一般私人用户购买电动汽车都会附赠一个家用充电桩。当然,光有桩是不够的,还需要有车位并且物业同意安装。在充电速度方面,由于每个厂商提供的充电桩规格都不一样,所以充电速度也不尽相同。宝马i3所配备的iWallboxPro充电墙盒功率为7.4kW。启辰晨风有2种家用充电桩,低配版的是3.6kW,高配版的则是6.6kW。腾势同样提供2种家用充电柜可供使用,功率分别为10kW和20kW。


基本上,不同型号的家用充电桩虽然输出功率有差异,但是都能保证一晚上将电动汽车的电池充满,基本可以满足普通用户的需求。


3.公关充电桩交流慢充


虽然直流快充桩充电速度更快,但是受用电负荷和建桩成本的限制,在一个充电站里,直流快充桩的数量肯定是占少数的。为了利用有限的资源为更多人提供充电服务,必须补充一些交流慢充桩。


以常见的国家电网慢充桩为例,其电压为220V,电流在25A左右,输出功率约5.5kW。为一辆电动汽车充满电所耗费的时间为5-10小时,比较适合夜间或是上班时充电。


小结


动力电池是电动汽车整车核心部件之一,扮演着至关重要的角色。决定电池充电快慢的因素很多,电池容量是一个。在充电桩输出功率相同的情况下,车辆动力电池容量越大,充电时间就越长。另外,充电时间也与电池材质有关系,2018年电动汽车多采用的三元锂电池大多数条件下就比磷酸铁锂电池充电的时间短。

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