锂电池能用快速充电站吗，新能源汽车快速充电站常见问题

现有充电基础设施与主电池(800V或400V)的不兼容是目前里程焦虑的主要来源。解决这个问题对于消费级电动汽车使用率的持续增长非常重要。幸运的是，我们有一个解决方案。

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DC快充是里程焦虑的主要来源。

虽然我们正在见证自蒸汽机以来汽车行业的最大变化，但我们都担心基础设施，因为它需要可持续和受欢迎。电动汽车一直是汽车行业最受青睐的分支，每天都有许多技术创新围绕这一领域涌现。其中很大一部分是基础设施，它将以最一致、最有效的方式支持电动汽车。工程师们现在正在重新定义电动汽车的架构。他们正在考虑嵌入800V的电气系统，以实现更快的充电速度和更轻的重量，并增加充电之间的里程数。

随着主机厂推出以800V电池为动力的全新车型，汽车的电气化革命正在不断推进。这些电池不仅可以实现更强大的动力系统和更高性能的汽车，还可以加速充电。然而，DC快速充电有不兼容的问题。要给800V电动车快速充电，车主必须使用兼容的充电站，而不是更流行的400VDC充电站。400VDC充电站不仅与这些新型电动汽车不兼容，而且在电流容量、电缆热管理和电压范围方面也有相当大的限制。

现有充电基础设施与800V车辆之间的不兼容是当前里程焦虑的主要来源。主机厂要想继续推进汽车电动化，就必须解决这个问题。幸运的是，有一个解决方案。虽然一种解决方案是扩大或改善现有的充电站网络，但消除消费者里程顾虑的最可靠方法是让车载充电器与所有DC快速充电站兼容。

对于电动汽车，只有两种主要方法来增加流向电池的功率:

增加电压或电流。当电流增加时，需要增加电缆，因为需要更多的空间让电子通过。提高电压是一个非常好的解决方案，因为当较低的电流通过电缆时，所需的电缆厚度减少，这使得总电阻更小，减少了电缆上的损耗。

除了石墨烯电池和固态电池，800V充电架构是电动汽车充电最令人兴奋的发展。

DC快充日益严重的不兼容问题

不兼容问题主要集中在DC充电，通常用于长途驾驶，充电时间和机会非常有限。交流充电对于日常充电来说不是问题，因为现有的电网基础设施交流充电相当方便。对于拥有电动车的人来说，这种充电方式很容易实现，在家里(晚上)或者在充电速度不高的单位(白天)都可以充电。交流充电是日常使用和短途行驶的理想选择，是日常300公里行程成本最低、最实用的解决方案。

但是当人们长途旅行时，他们需要在公共场所快速充电，例如高速公路的休息区。在这种情况下，他们可以使用DC快速充电站。这些充电站需要50kW以上的功率，峰值可达150kW或350kW。虽然DC充电的频率可能不如交流充电高，但提供这种类型的可靠网络以减少里程焦虑是非常重要的。到2020年，DC充电网络将有大约40万个可由公众充电的快速充电器，其中很少支持800V汽车。比如欧洲有4万个充电站，其中只有400个支持800V的汽车。

当原始设备制造商开始推出新的800V汽车时，400V和800V充电站之间的这种不平衡将带来一个重大问题:为它们充电的公共基础设施不足。

为什么800V更快？

800V比400V效率更高，因为在功耗相同的情况下，它消耗的能量更少。它可以降低电流；电流越低，导体中的电阻(能量)损耗越低。400V电压翻倍可以显著提高电动车充电速度。

电动汽车采用800V架构，车辆更轻，线缆更细，连接器更小，通过配置电池可以更高效地使用电力。所以800V可以开启更大里程的新时代。

现在的电动车要么采用400V架构，要么采用800V架构。400V更常见是因为技术更成熟，但是越来越多的车引入了800V，比如起亚EV6，保时捷Taycan。

通过将800V技术融入到电动汽车架构中，可以使电压翻倍，在不增加热量和新的电缆和电子元件的情况下，可以实现更快的充电。800V充电架构，不需要更粗的线缆就能缩短充电时间，不仅减轻了重量，还缩小了续航里程。例如，保时捷Taycan仅用5分多钟就能增加62英里，从5%到80%的充电时间仅为22.5分钟。

800V之所以能让我们充电更快，是因为电池从充电器获得的电量更多。在400V系统中，由于电流大，能量损失会加倍。电流会造成导体中的电阻损耗(能量损耗)，所以效率低，尤其是快速充电的时候。

DC快速充电器产生的热量会使400V电池和充电线过热，这也是充电速度在80%后会急剧下降的原因。

800V通过改变内部电芯的连接方式解决了这个问题，可以使用更小的电流和更高的电压。

毫无疑问，800V是优秀的，是对400V的巨大升级，然而，它需要新的工程设计。

探索DC快速充电解决方案

总的来说，解决DC快充问题有两种方式:一种侧重于改造充电站，另一种侧重于改造车辆。

扩大充电站的DC快速充电网络可以缓解这个问题，但它可能不是最快或最具成本效益的。有两种方法可以扩展DC快速充电网络:

●增加800V充电站:安装全新的DC快速充电站是一种解决方案，电压范围很广(250-920v)，但需要大量的时间和金钱。目前欧美提供800V充电的充电站约有1000个，仅占已投入使用的全部DC充电站的2%左右。为了应对800V电动汽车的增长，该网络需要增加数百个这样的充电站。安装这么多新的充电站需要数年时间，成本极高。

●使用400V充电站:另一种方法是使用400V充电站，并将其升级为同样支持800V电压的充电站，但这将带来其自身的一系列挑战。超高功率率(150kW以上)充电并不总是有的，也不总是能实现(存在温度、电池退化等问题)。另外800V V时充电速度会比预期慢。

使用模块化DC-DC虚拟电池为车辆充电可以提供高达99.5%的灵活性和效率。

与扩展充电网络相比，车载转换解决方案是实现400V或800V兼容性的更全面的解决方案。这种方案可以更快的被采用，也不需要投资充电基础设施。

800V电池和400V充电器的不兼容可以通过“电池虚拟化”来解决。通过电池虚拟化，即使800V电池连接到车充的一端，充电器也能“发现”另一端的400V电池。该方案从电池电压开始，并使其适应充电站可接受的电压范围。(图1)

图1:车载“电池虚拟化”可以解决800 V电池和400V充电器不兼容的问题。通过电池虚拟化，即使800V电池连接到车充的一端，充电器也能找到另一端的400V电池。该方案从电池电压开始，并使其适应充电站可接受的电压范围。

Vicor高密度和高功率模块可用于实现DC-DC转换器车辆充电解决方案，支持电池虚拟化，而不增加尺寸、重量和设计复杂性。

Vicornbm双向模块可以转换几十千瓦的功率，功率密度可以达到550kW/L和130kW/kg，使用的功率转换器体积和重量也比立式方案降低了至少50%。

图2: Vicor

NBM双向模块可以转换几十千瓦的功率，功率密度可以达到550千瓦/升和130千瓦/千克，所用功率转换器的尺寸和重量比垂直解决方案至少轻50%。将电池连接到NBM模块的一侧将立即虚拟化另一侧的电池，以便电压或电流可以乘以或减少一个常数因子。

使用电源模块的另一个原因

NBM不仅可以实现电池充电的虚拟化，还可以与动力电池集成，为低速行驶提供更高的效率。比如城市行驶要求速度更低，800V牵引逆变器效率会大幅度降低15%以上。NBM可以通过这种辅助方式为逆变器提供一半的电池电压，从而减少一半的开关损耗，增加里程。这是集成模块化电源方案如何优化电源网络的另一个优点，它可以实现部分利用DC-DC转换器来保持峰值效率。

使用车载boost转换可以消除起步前的里程焦虑。

虽然充电站基础设施肯定会扩容以满足电动汽车日益增长的需求，但400V/800V的兼容性问题并不能仅靠扩容来解决。减少里程焦虑最有效的解决方案是设计一款兼容所有DC快速充电器的车载充电器。

资料来源:Vicor

作者:哈里斯