分析電動汽車快充技術的不同場景應用

　　前陣子，相關媒體舉辦了一期關于電動汽車快充的公開課，題目是“充電五分鐘，行駛兩小時的時代即將到來？”，邀請了各方專家做了細致的點評，筆者梳理整個快速充電的全貌發(fā)現，由于電動汽車的使用場景不同，從不同的角度出發(fā)，討論同一個話題，也很難達成一致。

　　在大家談的內容里面，可以分成以下三類：

　　第一類：公共運營車輛（公交車）

　　公共運營公司、公共車輛和直流充電設施。在這個領域里面，主導車輛特性的是公共運營公司，它根據公交車固定的運行線路和覆蓋面，來決定它需要產品的續(xù)航里程和充電速度。

　　在這個領域里面，其實各個地方根據運營線路的實際情況，對車輛的諸多特性和采購都有很直接的決定權。所以我們看到部件級的基本特性是相同的，但是車輛和設施呈現高度離散化的傾向，不像私人用戶是根據電量來快充，公交行業(yè)不存在固定客戶，有很強的不確定性。因此很難把這類車輛歸類成大規(guī)模批量采購的類型，倒是很像定制化的生產，這也使得大巴市場的各種細分規(guī)格特別多。地方公交公司會根據線路的特性來覆蓋日常公交線路的需求，規(guī)定每個車的充電時間。至于充電時間的損失，會折算到公交公司需要購買的額外車輛所帶來的成本里，這也是電動大巴需要快速充電的原因。

　　備注：按照嘉賓的說法，電動大巴目前的解決方案是用雙槍接近400~450安（大巴700伏，整個功率估算有300KW以上）去充電，所以電動大巴電池的單體容量、母線線纜以及連接器等設計都需要一個很高的要求。

　　圖1 公共運營的車輛

　　第二類：專有運營及重度運營車輛（物流和出租車）

　　運營企業(yè)（包含企業(yè)和運營網約車的個人）、生產工具（車輛）和快速充電設施。出租車公司購買了電動汽車，購買了充電設施，然后通過電動出租車司機來實現運營。決定充電速度的是在于司機對于車輛補充電所耗費的時間與運營時間的比例。從嚴格意義上說，此類車輛由于司機的充電價格有補貼，司機完全是希望用最快的速度補電，然后去運營，所有損失的運營時間（充電），其實就是司機損失的潛在收入。

　　圖2 出租車的快充要求

　　由于以上兩類是把電動汽車作為生產資料，對充電的速度有嚴格的需求，所以上不封頂。為了追求速度，不管是車輛成本（有限度的增加）、日產維護要求（替換電池模塊組）還是集中站的功率需求，都不再是問題。這里的主要瓶頸還是集中在電池單體有使用壽命的折中上（快充多對容量有損失，需要平衡速度與損失）。

　　同時這兩類的充電設施可以說是提前安排，專車專用的，在整個循環(huán)里面不用過多考慮可用性的問題，是一一匹配的。所以從某種情況來說，這是計劃好的使用場景。

　　第三類：私家使用的電動汽車

　　車主、電動汽車和直流充電設施。這一類是我們要重點介紹的，因為正是私家車輛的存在才能讓電動汽車站穩(wěn)腳跟并且有長期持續(xù)的需求，才能支撐這一類繼續(xù)發(fā)展。我們來看這類車輛有哪些特點：

　　1.電池和續(xù)航里程的不同，會讓私家電動汽車車主形成兩種不同充電和使用的模式。基于統(tǒng)計，大部分的車主每日的行駛里程在50公里以內，使用慢充的情況如下：

　　長里程的電動汽車車主可以選擇每周2～3次充電，對行駛里程有信心，能應對可能發(fā)生的突發(fā)狀況。

　　低里程的電動汽車車主，由于汽車本身的里程有限，在里程后期很多車輛出現快速跳水之后，往往會選擇每日充電

　　圖3 不同里程的充電使用習慣

　　2.快充對私家車主來說，一般是以應急充電為主

　　一方面是現有充電速度有限，使得車主不會離開自己的有效控制范圍，另一方面是由于直流充電站的固有投資相對較高，核算的充電服務費較高，電費+充電服務費，百公里耗電一算，直觀的使用費用和油費可以相提并論了。

　　3.私人車輛使用周期長。我們按照保修8年的情況來看，一輛純電動私家電動汽車，可能發(fā)生的充電情況變化：

　　一輛車的充電情況可能很復雜，可能一開始車主附近沒有直流快充網絡，完全不用直流充電，也可能隨著快充網絡的更新，車主形成自己的習慣而頻繁使用

　　車與車之間的差異性非常大，不同車的充點情況也非常大

　　4.整個系統(tǒng)（充電系統(tǒng)和電池系統(tǒng)）成本要求高。

　　更快的充電速度，對電池系統(tǒng)和充電系統(tǒng)有著更高的要求，充電速度（功率）對電池等相關部件要求也較高。簡單來說，直流快充系統(tǒng)對系統(tǒng)的外部配電盒有電氣和安全性的要求，較高的直流快充系統(tǒng)，對電池系統(tǒng)的熱管理能力也有新的要求標準

　　單體壽命上的考慮：這在公開課和劉冠偉老師的幾篇文章里寫的比較清楚。在選擇電池的過程中，考慮使用直流快充的頻度是有限的，可以選一組實驗來驗證電池對快充的適應性。

　　圖4 直流快充系統(tǒng)的概覽

　　小結：

　　由于電動汽車的使用場景不同，從不同的角度出發(fā)，討論同一個話題，也很難達成一致。

　　從目前商業(yè)的角度上來看電池，只有非常重度的使用才能達到預期的平衡點，所以快充在這個條件上是硬需求，特點是要求速度快、頻次多，呈現快充多慢充少的情況。從推廣范圍到使用層面上來看，快充又變成偶發(fā)性需求，快充速度要求快、頻次低的情況。

　　從充電網絡的角度來看，快充的充電網絡，圍繞專用固定的使用頻率，以運營長期收入抵充投資已經成為行業(yè)慣例。但是考慮到面向普通消費者的商業(yè)化的快充網絡，快充更多還是賠錢的買賣，長期收益面臨頻次低的問題，車主往往是非計劃性和迫不得已來充電的，運營上需要更多的破局。