换电已出局?快充才是车载动力电池发展的必然

车载动力电池发展技术路线,从电能补充上基本分为换电、充电两类,而充电充模式基本上分为慢充、快充两种。经过实践证明,在商业车(含大客车、城市配送车),其换电模式基本出局。但是不少机构坚持认为对出租车而言,换电模式有一定生命力,其实不然。认真研究后的结论是,快充才是车载动力电池发展的必然趋势。

一、什么是快充、慢充?

a)一辆车在出厂时,其车载电池容量固定好了,到了用户手上是不改变的。不同规格车辆,其载电池容量是不同的,这车辆设计时已经规定了的。

b)1C(1倍率)是一个相对概念,不同规格车辆,其载电池容量是不同的,但是都规定为1C;

·车电池的充满要用60分钟,则充电倍率为:1C,即1C=60分钟;

·车电池的充满要用120分钟,则充电倍率为:0.5C,即0.5C=120分钟;

·车电池的充满要用300分钟,则充电倍率为:0.2C,即0.2C=120分钟。

如果用户希望5分种能把自己车辆电池充满,则要求的电池充电倍率为12C。2017年工信部对快充电池补贴的规定是充电倍率3C起步,最高15C。对用户而言,3C=20分钟,15C=4分。

从上面的表述中可以看出,对一辆车充满电池,如果超过20分钟,则这个电池就是慢充电池,少于20分钟就是快充电池了。实际上大众的心里需求是用4分能把电池充满。

二、目前电动汽车与燃油汽车比较

1)电动汽车一次充电续驶里程与传统燃油车差距?

a)柴油大型公交客车加一车油,能跑500公里以上,天然气公交车加一次能跑180公里;

b)电动大型公交客车加满电,能跑200公里,而公交公司较低的要求是,加满电能跑300公里。

3)电动汽车与传统燃油车在以上的两个关键指标上的比较

锂离子电池是(0.46~0.72MJ(兆焦)/kg),汽油能量密度大约是12~17MJ(兆焦)/kg,按汽油机的效率通常在30%~70%,所以100kg的锂电池充满电的带电量大约只相当于3公斤汽油的发电量。

即如果要求同样的持续里程,汽油车配一箱汽油,电动汽车要求配33.3倍重量锂电池。目前的材料体系动力电池,要追赶高于它33.3倍比能量的差距,其理论告诉大众,是没有可能的。

目前动力电池比能量与汽油相比,太低了。通俗讲,目前锂电池太重,所以说,新能源汽车要替代汽(柴)油将一个漫长的过程。发展新能源汽车(或者纯电动汽车)必须要找到与传统汽车能量密度的平衡点。

三、提升比能量是一个持续而漫长的过程,提升比功率更有助找到能量平衡点

比能量提升了,汽车一次持续里程就能提高。但是在目前的基础上再提高到33,3倍以上,其目标将过于遥远?

目前动力电池的放电倍率已经基本上能满足新能源汽车的要求,在动力电池厂家和整车厂家共同努力下,一次充电的持续里程(200公里)在部分车型上,用户也开始在慢慢接受了,但是充电要3个小时,离用户太要求遥远了。

如果在目前一次充电的持续里程(200公里)的基础上,能提高充电倍率,如10C以上,就是要找到动力电池与汽油能量密度的平衡点。

四、实际上能不能做到5分钟把一车电池充满?

上面提到用15C充电倍率,就能实现4分钟把一车电池充满。这里提出一个新的课题,如果一次持续里程低于50公里,就只能在公交车(这样规定线路)。对其他类型的新能源车辆,要实现20分钟充满电,即用3C的充电倍率,但是持续一次里程高于180公里以上,与传统燃油车就有一定的市场竞争力了。

从上资料可以看到,其比能量已经有很大的提高,但是用这样的电池来装车,一次性持续里程还是与燃油车相比,依然是没有市场竞争力;如果将上面电池的比能量和充电倍率进行组合,在与燃油车相比,就有市场竞争力了。比如说,用这样的电池来装大型公交车,与天然气公交车相比,优势就十分明显了。

五、我国快充公交车的推进为中国新能源汽车的发展积累了成功经验

快充电池的代表型企业是微宏动力。微宏动力快充电池开始生产的是钛酸锂,部过钛酸锂比能量过低,后来有生产了锰酸锂,其比能量提高了不少。电动公交车启用快充电池以后,对与配套的零部件提出更高的要求。我国快充大型公交车已经形成规模效应。经验表明,快充电动公交车的路线是一个比较正确的技术路线。正确在与找到了与传统汽车上比能量的平衡点。许多专家认可,混合动力电池的技术路线,也是基于要在寻找与燃油汽车的能量密度的平衡点。

我国政府提出,要发展“纯电动驱动”新能源汽车,提出增程式电动汽车,也是在找到与传统汽车上比能量的平衡点。目前增程式新能源汽车,没有厂家响应的基本原因是,增程器不能是内燃机的。如果依然要烧汽油,这样的增程式的电动汽车就不伦不类了。接下来较为理想增程器是燃料电池做。

笔者观点,纯电动汽车与燃油汽车的能量密度的平衡点是,快充电池的电动汽车。

六、中国的纯电动汽车,一定是快充类电动汽车

我国快充公交客车为发展快充电池提出客户端的需求。但是快充技术路线,对供电公司而言,是一个不能接受的技术路线。理由是这样多的汽车,都要快充,给供电公司提出不可能答应的要求。如果供电公司不同意,所谓快充电池,就没有用武之地。下面予以分析:

c)研发快充电池与研发高比能量的电池,也要找到一个平衡点。

再进行细化分析:

a)供给端是电公司,他的基本诉求是,是把晚上低峰电用起来,于是提出来换电模式;

b)需求端是新能源汽车的用户端,他的基本诉求是,弥补一次充电持续里程不够,于是提出快充模式;

c)供给端的基本诉求与需求端基本诉求是矛盾的。

如何解决?其具体思路是:

a)像布局加油站一样布局储电站,用晚上低峰电用来给储电站充电,即储电站充电是晚上工作,是一个晚间的连续充电工厂,满足了供给端的要求;

b)第2天,用储电站的电给汽车予以快充电,满足了新能源汽车用户的要求;

d)目前慢充的电池产能快过剩了,用他来建加油站类储电站,市场容量又扩大了,动能电池发展在目前比能量的基础上,加大比功率再大的开发力度,满足动力电池厂家的基本要求;

结论是,把供给端与需求端的矛盾解决好了,同时又给中间电池企业带来可观的市场空间。于是中国的纯电动汽车,一定就能快速发展起来。

THE END
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