影響B(tài)EV普及的因素,除了動(dòng)力電池的價(jià)格,另外一個(gè)因素之一是充電時(shí)間。直流快充是減少充電時(shí)間的重要手段,例如50kW或120kW的直流充電樁,可以在一定程度上緩減里程焦慮。下圖是采用ABB50kW DCFC給2015Nissan Leaf BEV充電的曲線圖,典型的CCCV充電模式,電池總能量是24kWh,最高DC電流在115A-120A之間,持續(xù)時(shí)間15min多一點(diǎn),隨后切換到CV模式,繼續(xù)充電20+min,整個(gè)過程耗時(shí)不到40min,比Level1&2的幾個(gè)小時(shí)充電時(shí)間要快很多。

考慮到電池是2P96S,單個(gè)cell容量約33.1Ah,實(shí)際在2P的并聯(lián)回路中,每個(gè)cell的平均最高電流不超過60A,單個(gè)cell大概在2C左右的能力。早在2012年,DOE下屬AVTA在亞利桑那州的鳳凰城進(jìn)行了道路測試,考察了50kW直流快充對2012MYLeaf在實(shí)際使用中對電池的影響,每天使用兩次快充。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在前3萬英里,50kW直流快充跟交流充電對電池衰減都幾乎沒有影響。3萬英里之后,電池衰減都在1kWh之內(nèi),不算明顯。30萬英里之后,可以看到比較明顯的電池容量衰減。相對于快充對電池容量的影響,快充對電池功率輸出能力的影響相對更大一點(diǎn),并且50kW快充過程中,電池平均溫升要比交流充電高2-5攝氏度。

2016年的時(shí)候,寶馬、戴姆勒、福特、大眾、奧迪、保時(shí)捷簽署了諒解備忘錄,在歐洲合作建設(shè)BEV的350kW高功率直流充電網(wǎng)絡(luò),大概在400個(gè)左右的超快充電站點(diǎn),采用的是CCS標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí),為了能夠?qū)崿F(xiàn)與燃油車真正進(jìn)行競爭,DOE也開展了關(guān)于更快速充電的研究,功率高達(dá)400kW,或者成為ExtremeFast Charge (XFC)。下圖簡化對比了幾種充電方式(假設(shè)電能消耗為0.3kWh/mile,忽略充電效率)。XFC的提出目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)<10min的充電時(shí)間,同時(shí)整個(gè)電壓一下子提高到800V左右,遠(yuǎn)高于現(xiàn)行的300-400V左右的高壓儲能系統(tǒng),這對于電池設(shè)計(jì)又是一個(gè)挑戰(zhàn)。

一方面,為了實(shí)現(xiàn)長續(xù)駛里程(>300miles),要求cell能量密度要增加,通常極片涂敷量增加,或者厚度增加,這對于快充是不利的。厚度增加,充電時(shí)間也會相應(yīng)增加,否則會產(chǎn)生析Li的可能。因此更薄的電極更有利于實(shí)現(xiàn)更快的XFC充電,但是除了不利于實(shí)現(xiàn)高容量,這也會在一定程度上增加電池成本。DOE的一項(xiàng)研究顯示,專門為快充設(shè)計(jì)的cell成本比一般的cell成本高將近90%左右。另外,XFC快充需要更好的熱管理來配合使用,溫度高于50攝氏度時(shí),電池衰減有加快的趨勢,目前電池行業(yè)多采用45攝氏度的數(shù)據(jù)來考察高溫對電池壽命的影響。高溫還可能帶來電池安全隱患。另外更高電壓的電池系統(tǒng)對于電氣安全的設(shè)計(jì)也是一個(gè)需要考慮的方面。充電過程中cell的均衡問題,等等。超快速XFC的充電需求出現(xiàn)時(shí),對于車載儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要有一次重新的認(rèn)識。