構建電動化城市將依賴 快充技術

阮曉東

快充電、長壽命電動汽車是新能源汽車的發展方向，快速充電是電動汽車推廣最為可行的商業化模式

在治理大氣污染越發緊迫的背景下，新能源汽車成為中國近年來的發展重點。中國和西方國家都想依賴電動汽車快充技術構建電動化城市，以此來解決城市“霧霾之困”和“堵車之苦”。 中國目前正在推進的高速公路快充網絡目的是讓充電設施建設網絡化、規模化，與此同時，英國、美國也在建設快充網絡。但目前的充電速度依然不能滿足電動汽車的發展和電動化城市的建設的需要。如果快充技術得到了突破，那么將帶來電動汽車的真正普及。

快速充電是最為可行的商業化模式

為解決空氣環境污染問題，很多國家將發展新能源汽車作為節能減排的一個重要舉措。隨著國內電動汽車整車技術和儲能器件材料的技術進步，采用純電動汽車已經成為我國新能源汽車的重要發展方向。

近年來我國純電動汽車發展較快，出現多種不同的充電技術路線，其中國內具有典型技術特點的充電方式主要有以下模式：

第一種是慢充式。一般新能源汽車的續駛里程為100-300km之間，所以用戶一般以夜間慢充為主，這種方式可以利用晚間用電低谷時段充電，既減輕電網在壓力，又降低了電動汽車車主的運營成本，電動汽車的性能價格比優勢更加凸顯。

第二種是換電式。以純電動公交車或者出租車為主。換電式純電動公交車的續駛里程一般在100km左右，充電方式主要是依靠地面建立換電站，在站內給備用電池充電，運營過程中車輛駛入換電站實現電池的快速更換。比如2016年3月，天津濱海新區首批20部換電式純電動公交車投入北塘公交站至新港客運碼頭的519路運營。換電式純電動公交車具有運行噪音低、尾氣零排放、運行平穩等優勢，此次投運的換電式純電動公交車續駛里程約200公里，與插電式純電動公交車約2至3小時的充電時間相比，換電式純電動公交車全車換電僅需12至15分鐘，大大提高了公交車輛的運營效率。

第三種是快充式。快充式汽車采用高比功率的電池，電池主要采用多元復合鋰電池、鈦酸鋰電池和三元鋰電池，一般電池的單體能達到4～5C的充放電倍率，充電方式主要是在站內10～30min完成充電，由于車載電池重量相對較小，單位載質量能量消耗率相對較低。電池的壽命比較長，但電池初期采購成本較高。

第四種是無線充電技術。2016年4月，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）研究團隊日前在電動汽車無線充電技術方面獲得重大進展。一個20千瓦的無線充電系統充電效率達到90%，充電速度是通常使用的插電式電動汽車設備的三倍，這將有助于加快電動汽車的推廣使用。

電池和充電技術是電動汽車商業推廣的瓶頸，特別是充電技術在某種意義上決定了電動汽車的推廣程度和商業化的空間。電動汽車要想大規模推廣，必須在充電模式上進行創新。業內專家認為，快充電、長壽命電動汽車是新能源汽車的發展方向，快速充電是電動汽車推廣最為可行的商業化模式。

中國開建高速公路快充網絡

充電網絡是電動汽車推廣的主要瓶頸，隨著國家政策的持續傾斜，快充充電樁建設迅速推進。

2016年2月，為加緊布局充電樁市場，國家電網公司發布了《京港澳等高速公路快充網絡上線運營公告》，8條高速公路的快充網絡已經開始上線運營。這8條高速公路分別是：京滬高速（北京到上海）、京臺高速（山東濟南到福建福州段）、京港澳高速（北京到湖南衡陽段）、沈海高速（山東煙臺到福建漳州段）、青銀高速（山東青島到河北石家莊段）、滬蓉高速（上海到湖北武漢段）、長深高速（江蘇南京到浙江杭州段）、滬昆高速（上海到浙江杭州段），目前已經實現快充充電站全覆蓋。

比如京港澳高速北京至湖南段全長1500公里，平均每38公里建設一對電動汽車智能充電服務區。每個快充站將部署4臺120千瓦分體式充電機，可同時供8臺電動車充電，一般只需20分鐘即可充電80%，可提供150至200公里續航里程。京港澳高速河南段，平均每38公里建設一對電動汽車智能充電服務區，分別位于豫冀界、鄭州東、安陽、鶴壁、新鄉、原陽、新鄭、許昌、漯河、駐馬店、確山、信陽、靈山13對服務區（上下行），共計26座快速充電站。

同時，京滬高速全線快速充電系統也已經在去年建成開通，全程1262公里，平均單向每50公里一座快充站。

同時發布的還有《國家電網高速公路快充網絡服務指南（2016年版）》。根據《指南》，高速公路每座充電站配置4臺充電樁，可同時為4輛電動汽車進 行直流充電，接口標準支持所有符合國家標準的電動汽車。高速公路快充站充電服務方式為自助充電為主，人工服務為輔。初步估算，上述8條高速公路共設立充電樁744個。同時，《指南》還發布了充電收費標準、收費方式和充電卡辦理方式。

為何在高速上去建充電站？中電聯標準化副主任劉永東說，充電設施和電動汽車發展相輔相成，只有讓充電設施建設網絡化、規模化，才能帶動電動汽車更好地發展，而建設高速充電網就是讓其網絡化的一個重要環節。

另外，國家電網建成的這一快充網絡，支持所有符合中國標準的國內外電動汽車車型，可以引導國外車企采用中國標準，對保護國家民族產業發展有重要意義。

依照國網的智能充換電網絡發展規劃，2020年將全面建成以“四縱四橫”為支撐的、覆蓋國網公司經營區內所有示范城市的城際快充網絡。目前正在建設中的快充系統也帶熱了充電樁市場。目前國網已經啟動了京滬、青銀和京港澳高速公路城際快充網絡的建設。某次招標規模為332套整車的快速充電樁總金額近1億元。

基于快充技術構建電動化城市

在治理大氣污染越發緊迫的背景下，新能源汽車成為中國近年來的發展重點。在地方政府更容易推動的公共交通領域，推廣新能源汽車已從此前的試點開始走向大規模普及。據中國汽車工業協會數據顯示，2015年中國新能源汽車產銷量雙雙突破30萬輛，同比分別增長3.3倍和3.4倍。

目前在直流快速充電市場至少有四個陣營：CHAdeMO、特斯拉超級充電站（Tesla Supercharger）、SAE直流快速充電系統（DC Fast Charging System，又名聯合充電系統Combo Charging System或CCS），以及中國設計的快速充電系統。現在，絕大多數直流快速充電站和充電兼容汽車都在使用CHAdeMO標準。

記者梳理發現，電動汽車普及度之高的主因與政府的決策密不可分。除了中國想依賴快充技術構建高速公路快充網絡外，西方發達國家也正想依賴快充技術構建電動化城市。

英國：2016年2月，一條總長為1099公里的電動汽車快速充電網在英國建成，該充電網絡擁有74個快速充電站點，僅需30分鐘就可以為電動汽車充電80%。電動汽車的充電問題一直是制約其發展的核心，英國這條快充網絡的建設，很明顯是針對充電設備的布點范圍和充電效率兩大問題對癥下藥。英國政府細長用“30分鐘充電80%”這樣的報道來刺激人們對電動車的選擇。

日本：2009年，日產、三菱汽車、富士重工及東京電力等日企聯手成立快速充電基礎設施推進協會；2011年，包括豐田、本田和三菱汽車等車企在內的9家日企達成協議，著手在日本共同建設電動車快速充電網絡體系，推動電動車普及。2014年，豐田、日產、本田、三菱汽車等四家日企成立“日本充電服務公司（NCS）”，目的是為電動汽車提供更加便捷的充電網絡。經過長期的政策推動，以及多家汽車生產企業的推動，日本快速充電設施建設取得了較大進展。此外，日本便利店巨頭例如全家、羅森等也紛紛表示愿意加快充電設施的建設，期待以此增加人流量，最終達成共贏。

美國：特斯拉超級充電站是目前全世界充電速度最快的充電站。最快20分鐘即可充滿一半的電量，40分鐘充滿80%，75分鐘充滿全部電量。其充電量可以讓汽車續航250公里。特斯拉汽車公司目前正在美國積極持續地擴張其超級充電樁的覆蓋面積，給電動汽車車主提供更為便利的充電條件，讓他們能開車完成更遠距離的旅途。到2016年4月，特斯拉在世界各地共有3608個超級充電站，特斯拉計劃在2018年以前在全球建成7200個超級充電站，充電站總數達到15000個。超級充電站通常建設在主要道路沿線和繁華的城市中心，Model S 車主可以終身免費使用。在售的 Model S 所有型號都配有超級充電功能。

歐洲：德國以及比利時境內的“Fast-E”項目中，正在擴建278座快速充電站，此外，還包括捷克以及斯洛伐克兩國境內的19座快速充電站。“Unit-E”項目跨越比利時、法國、意大利以及英國境內的40座充電站。GREAT（Green Region for Electrification and Alternative fuels for Transport，意譯電動化以及交通替代能源綠色區域）項目將在德國以及斯堪的納維亞再建65座充電站。

若該計劃順利實施，最終的結果將是極大便利電動汽車的使用者。他們可以不用考慮汽車的不同制造標準、充電要求就可以快速充電，這樣他們可以在歐洲范圍內更加自由得穿行。為便利電動汽車的使用，日本電動車充電協會（CHAdeMO Association）歐洲分部計劃在2016年底之前在全歐洲建立500多座多規格的快速直流充電站。

快充技術不斷取得突破

對于電動汽車來說，當電池的續航能力提升，充電時間也會延長。這也是許多消費者不會選擇電動車的唯一原因。而對于電池容量更大的電動汽車來說，快速充電更是迫在眉睫的需求。所以從目前的新能源汽車發展趨勢來看，快充技術的提升成為車企和相關電池汽車發力的重點。

2016年CES展覽商推出的大眾BUDD-e是基于大眾最新的電動車平臺MEB進行打造，這個平臺將為大眾未來的純電以及插電混動車型提供支持，新平臺能夠更好的安放電池組。大眾BUDD-e概念型電動車在單次充電之后能夠行駛337英里（600公里），最高時速可以達到93英里（150公里），BUDD-e電動車在半小時內即可充滿80%的電量。

福特2016年將推出新福克斯電動版車型。全新的福克斯純電動車續航里程有望超過300公里，相比高爾夫純電動車190公里的續航里程，優勢還是非常明顯的。全新福克斯電動車采用一套直流充電系統，可以實現動力電池組的快速充電，30分鐘內就可以將電量充到80%，而在此電量下期續航里程可達161公里。相比高爾夫電動版，在充電技術上兩者是持平的，都需要通過快速充電樁實現電量的快充。

而一家名為StoreDot的以色列公司近來宣布成功研發出一種汽車超級充電技術，其中包括電池組和專用充電樁。據悉，StoreDot的超級充電技術可在5分鐘內為電動汽車補充能夠續航480公里的電量，這與傳統汽車加滿一箱油的時間相差無幾。StoreDot CEO Doron Myersdorf指出，這項超級充電技術中所利用的電池采用了大量的創新設計，該公司研發出了一種新的技術--多功能電極（multifunctionelectrode，MFE）。MFE使用了導電聚合物和金屬氧化物作為電池材料。前者允許電池接收快速充電，而后者則用來把迅速聚合的鋰離子慢慢流進電極。這一快一慢兩個過程既保證了充電的快速性，又避免了電極崩潰或者壽命變短。

同時，奧迪與保時捷也“悄然”聯手，計劃擴充電動汽車的基礎設施，建立自己的快速充電站，發力快速充電技術。保時捷也早早表露出發力電動車領域的雄心，在去年法蘭克福車展上推出電動概念車Mission E，并計劃2019年實現上市。Mission E在法蘭克福車展的亮相曾一度引發外界關注，這款最大功力超過600匹馬力，百公里加速度在3.5秒以內，而且可在15分鐘完成 80%充電。保時捷推出這樣一款車除了秀技術外，也是為了建立超高壓充電標準。

寶馬和尼桑聯手挑戰特斯拉的超級充電樁網絡，在美國120個地點安裝新的電動汽車充電樁。這些充電樁能在20-30分鐘內給一輛尼桑Leaf或寶馬i3充電80%，它們也會吸引其他電動汽車司機的興趣。據悉，每個充電樁提供兩個50千瓦直流快速充電器，給電動汽車充電的速度快于更常見的240伏Level 2充電器。

據英國紐卡斯爾大學研究，72%的電動汽車駕駛員會使用快速充電站。快充技術的研發和應用，將有助于在世界范圍內建立更大的新能源汽車快充網絡，這種網絡的建立則會給新能源車主提供更多選擇。同時，也會使新能源汽車的推廣更為順暢，讓長途駕駛更加便捷。