鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:9807次 | 2019年01月26日
剖析鋰電池充電時(shí)間,終于知道了電動(dòng)汽車快充與慢充的本質(zhì)
2018年,包括比亞迪在內(nèi),家庭乘用電動(dòng)汽車都使用三元鋰電池,當(dāng)前電池技術(shù)水平下,即使快充也需要30分鐘充電到電池容量的80%,超過80%后,為保護(hù)電池安全,充電電流必須變小,充到100%的時(shí)間將較長(zhǎng)。這些充電時(shí)間是怎么設(shè)計(jì)計(jì)算出來的?這得從鋰電池充電時(shí)間計(jì)算說起。
一、鋰電池充電時(shí)間計(jì)算
認(rèn)識(shí)鋰電池充電時(shí)間,從難易程度上說,操作問題不大,理清鋰電池充電時(shí)間的來源更有助于在理論和實(shí)踐上使之更加科學(xué)化。
鋰電池電芯
1.理論計(jì)算
理論上的鋰電池充電時(shí)間是電池標(biāo)稱容量與電流之比:
鋰電池充電時(shí)間(h)=電池容量(mAh)/充電電流(mA)
但是,由于充電時(shí)會(huì)有阻抗產(chǎn)生,為了抵銷阻抗的影響,實(shí)際充電時(shí)間要大于上述理論充電時(shí)間,為了使鋰電池充電時(shí)間滿足實(shí)際的滿電要求,一般要根據(jù)充電電流所占電池容量比值的大小設(shè)定一個(gè)大于1的系數(shù)。例如,
當(dāng)充電電流≤電池容量的5%時(shí)系數(shù)為1.6,此時(shí)鋰電池充電時(shí)間=電池容量÷充電電流×1.6
以此類推,根據(jù)充電電流所占電池容量比例的大小,鋰電池充電時(shí)間計(jì)算時(shí)的系數(shù)還有1.5(5%<充電電流≤10%),1.3(10%<充電電流≤15%),1.2(15%<充電電流≤20%),1.1(20%<充電電流)。
2.實(shí)踐操作
實(shí)用中,便攜式電子產(chǎn)品的鋰電池充電時(shí)間也是按照上述公式來設(shè)計(jì)的,對(duì)這些鋰電池一般都配備有相應(yīng)的恒流充電器,這種鋰電池充電器對(duì)鋰電池充電時(shí)間的控制是以滿電指示燈來表示的,電池充滿電時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),所以,消費(fèi)者只需要按照說明操作就行了,不必為鋰電池充電時(shí)間多久合適而犯愁。
二、電動(dòng)汽車快充
每個(gè)品牌與每個(gè)型號(hào)的電動(dòng)汽車充電的時(shí)間都不盡相同,且需要從兩個(gè)方便來回答,快充和慢充??斐浜吐涫窍鄬?duì)概念,一般快充為大功率直流充電,半小時(shí)可以充滿電池80%容量,慢充指交流充電,充電過程需6小時(shí)-8小時(shí)。電動(dòng)汽車充電快慢與充電機(jī)功率、電池充電特性和溫度等緊密相關(guān)。家用充電樁雖然不錯(cuò),但還有很多用戶由于沒有固定車位或是物業(yè)不配合,無法安裝家用充電樁。對(duì)他們來說,公共充電樁就成了唯一的選擇。
公共充電樁一般由國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)這類電力企業(yè)建設(shè)并維護(hù)經(jīng)營(yíng)。在今后,隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的成熟,也會(huì)有不少民營(yíng)資本進(jìn)入這一領(lǐng)域。公共充電樁一般分為快充和慢充,前者使用直流電,后者使用交流電。
1.公共充電樁快充
以常見的國(guó)家電網(wǎng)快充樁為例,其輸出的直流電壓為380V,電流可以達(dá)到50A,輸出功率可達(dá)19kW。不過,為了保護(hù)電池,在電池容量達(dá)到80%以后,充電電流就會(huì)慢慢下降到10A左右。所以,一般用快充將電量充到80%以后,應(yīng)該換到慢充樁將電充滿,這樣效率更高一些。
直流快充樁充電非常迅速,一般來說1-2小時(shí)就能將一輛電動(dòng)汽車的電池從0充到80%。
2.特斯拉超級(jí)充電站
特斯拉超級(jí)充電樁有一臺(tái)充電機(jī)和兩個(gè)充電樁組成,其交流輸入電壓380V,電流192A,直流輸出功率125kWh。這一輸出功率遠(yuǎn)超普通充電樁,僅需40分鐘就可以將一輛電池容量85kWh的ModelS充到80%的電量。雖然剩下的20%由于需要降低電流保護(hù)電池,速度會(huì)慢下來,但是從0到充滿總共也只需要75分鐘。
特斯拉超級(jí)充電站的充電速度讓人印象深刻?;蛟S是受它的啟發(fā),國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)在京滬高速上建成了50座快速充電站,每座快充站有4臺(tái)120千瓦直流充電機(jī)、8個(gè)充電樁。
三、電動(dòng)汽車慢充
在電動(dòng)汽車上一般會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)不一樣的充電口,為充電模式有兩種,直流充電模式和交流充電模式。直流和交流兩種模式因?yàn)槌潆姇r(shí)間不同也被稱為快充和慢充。當(dāng)然有的電動(dòng)汽車出于成本、電池容量等多種考量只有一種充電模式,所以就會(huì)只有一個(gè)充電口。另外,科普一個(gè)誤區(qū),快充是否傷害電池是因電池而議的,不好一概而論,這取決于電池密度、電池材料、充電的溫度,以及電池組管理系統(tǒng)的能力。
1、便攜充電
便攜充電是指使用隨車附帶的便攜充電線連接普通家用插座充電。這是一種非常方便的充電方式,只要能找到插座,就可以充電。但是其充電速度就不敢恭維了。一般來說,普通家用插座的電壓為220V,電流為10A,理論上功率為2.2kW,而在實(shí)際使用中,充電功率一般來說只有1.5kW。
2、家用充電樁
家用充電樁是最常見的一種充電樁。一般私人用戶購(gòu)買電動(dòng)汽車都會(huì)附贈(zèng)一個(gè)家用充電樁。當(dāng)然,光有樁是不夠的,還需要有車位并且物業(yè)同意安裝。在充電速度方面,由于每個(gè)廠商提供的充電樁規(guī)格都不一樣,所以充電速度也不盡相同。寶馬i3所配備的iWallboxPro充電墻盒功率為7.4kW。啟辰晨風(fēng)有2種家用充電樁,低配版的是3.6kW,高配版的則是6.6kW。騰勢(shì)同樣提供2種家用充電柜可供使用,功率分別為10kW和20kW。
基本上,不同型號(hào)的家用充電樁雖然輸出功率有差異,但是都能保證一晚上將電動(dòng)汽車的電池充滿,基本可以滿足普通用戶的需求。
3.公關(guān)充電樁交流慢充
雖然直流快充樁充電速度更快,但是受用電負(fù)荷和建樁成本的限制,在一個(gè)充電站里,直流快充樁的數(shù)量肯定是占少數(shù)的。為了利用有限的資源為更多人提供充電服務(wù),必須補(bǔ)充一些交流慢充樁。
以常見的國(guó)家電網(wǎng)慢充樁為例,其電壓為220V,電流在25A左右,輸出功率約5.5kW。為一輛電動(dòng)汽車充滿電所耗費(fèi)的時(shí)間為5-10小時(shí),比較適合夜間或是上班時(shí)充電。
小結(jié)
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車整車核心部件之一,扮演著至關(guān)重要的角色。決定電池充電快慢的因素很多,電池容量是一個(gè)。在充電樁輸出功率相同的情況下,車輛動(dòng)力電池容量越大,充電時(shí)間就越長(zhǎng)。另外,充電時(shí)間也與電池材質(zhì)有關(guān)系,2018年電動(dòng)汽車多采用的三元鋰電池大多數(shù)條件下就比磷酸鐵鋰電池充電的時(shí)間短。