超快速电动汽车充电的未来展望 - 《华尔街日报》

一场加速电动汽车充电的竞赛正在进行中。

美国政府正试图推动建设所谓的快速充电桩，这些充电桩可以在大约15到40分钟内为电动汽车充电。这仍然比传统加油站加油慢，但比公共充电桩数小时的充电体验快，后者提供7到19千瓦的功率。

在充电的最高端，卡车公司和充电器制造商已经安装并试用了功率级别达到兆瓦的系统。一些原型机甚至扩展到3兆瓦及更高。国家可再生能源实验室和其他国家实验室正在开发兆瓦级设计，以在不到30分钟内为卡车充电。

汽车制造商也在研究如何改进电池本身以加快充电时间。

但关于充电速度需要多快以及充电桩应该设在何处，存在很多争议。这场辩论的结果可能会影响未来几年道路上的生活。

电动汽车行业的一些人认为，超级快速充电需要实现，以便消费者广泛采用这些车辆。他们说，使快速充电容易获得是缓解“里程焦虑”的关键——司机们担心他们会在路边没电。

“人类的天性是希望更好、更快、更便宜，”电力研究所电动汽车研究负责人丹·鲍尔马斯特说，该研究所是一个为电力行业提供指导的非营利组织。

另一些人则认为，这种观点是对内燃机时代加油习惯的倒退。城市间的高速公路可能需要更快的充电桩以满足长途出行需求。但业内人士指出，除了建设高速公路充电网络主干线外，更应重点在停车场所（如办公楼、餐厅、商场、公寓）大规模部署慢速充电桩，让充电体验变得便捷且无处不在。

目前大部分充电行为发生在家庭场景，这一趋势或将持续。早期电动车用户多为拥有独栋住宅及车库/车道的高收入群体，车辆可长时间慢速充电。但多户住宅居民获取充电服务的机会相对有限。

为加速电动化转型，美国政府通过2021年《基础设施法案》批准在未来数年投入75亿美元扩建充电网络。目前全美约有7300个快速充电站点，其中多数设备属于早期型号。

电动汽车快充站（如图中弗吉尼亚州维也纳市的EVgo充电站）正在全美铺开图片来源：SAUL LOEB/AFP/Getty Images现有快充桩功率从50千瓦到350千瓦不等，根据电动车电池充电速率差异，高功率下15分钟可充至80%电量，低功率则需要约1小时。目前市场上仅有少数高端电动乘用车能充分发挥350千瓦充电桩的效能。

更为常见的公共充电桩属于二级充电，功率输出约为7至19千瓦，使用与电动干衣机类似的插座。这类充电桩通常安装在公寓或办公室，能在4至10小时内将电池充至80%电量。

标准家用插座每小时仅能补充几英里续航，充满一辆车可能需要40小时以上，但夜间充电通常足以满足通勤需求，因此电动车车主常依赖这种方式。不过许多人会在车库加装二级充电桩。

目前为卡车行业测试的兆瓦级充电桩，专为配备超大电池的重型商用车设计，例如十八轮大卡车。

成本与实用性需要权衡：快速充电需要昂贵的公用设施基建和充电设备；超快速充电成本更高。

“功率越高成本越大，“鲍尔马斯特指出，“当功率达到一定级别时，就需要越来越粗的电缆。最终电缆会粗到不仅笨重，而且难以弯曲对接充电口。”

这可能给残障及老年驾驶者带来使用障碍。但快充服务商EVgo首席商务官乔纳森·利维表示，可通过机械辅助减轻线缆重量、使用机械臂自动化操作来解决。机器人还能为自动驾驶汽车充电。

另一种加速充电的方案是固态电池，其导电的电解质为固态而非现今多数电池使用的液态。固态电池可能成为实现更高能量密度和更快充电速度的突破口。

“充满电后可以行驶更远，而且[电池]充电速度更快，”利维说，“一段时间以来，一直有传言称这还需要三到五年时间。”

研究机构Atlas Public Policy的创始人尼克·尼格罗预计，乘用车市场将朝着350千瓦充电标准发展。“目前尚不清楚对于普通乘用车来说，超过这个功率是否会有多大价值，”他表示。

另一个因素是，即使提供350千瓦充电，其速度也并不稳定。极端室外温度和车辆电池状态都会影响充电效率。当电池电量达到约80%时（即所谓的充电曲线），充电速度会显著下降。

“如果你接入350千瓦充电器，当电池电量耗尽时充电会很快。但随着电量增加，能量注入会变得越来越困难，”威尔士斯旺西大学机械工程高级讲师珍妮·贝克解释道，她主要研究固态电池及其环境影响。

“到最后你可能就像在使用涓流充电一样，”她补充道，这里指的是接入普通壁式插座的情况。

每块汽车电池都有不同的充电曲线，这会影响其维持高充电速率的时间。电动汽车快速充电服务商Electrify America的质量与合规高级总监肯·坦尼森指出，汽车制造商正试图延长充电曲线，使电动汽车能在更长时间内保持更高功率输入。“通过这种方式，实际上可以缩短整体充电时长。”

其他变化将优化对电池的电力输送。田纳森表示，大多数电动车使用400伏系统，但一些汽车制造商正转向800伏系统，使相同电流提供的电力翻倍。但一个重要注意事项：要让驾驶者获得最快充电速度，不仅需要800伏电动车，还需要最高级别的充电设备。

联系詹妮弗·希勒，邮箱：[email protected]

刊登于2023年6月8日印刷版，标题为《超快电动车充电的未来展望》。