IDTechEx报告：使用高功率充电器为电动汽车充电 速度堪比加油

高功率充电器（HPC）指的是以50kW或更高的速率，进行3级直流快速充电。通常来说，随着汽车续航里程和电池容量的增加，其接受更高充电速率的能力也在提升。据各类行业报告，使用当前电池化学成分和各类电池组设计，要充电至80%，预计充电时间将减少到约15分钟以下。与这些总体目标相呼应，预计未来几年，能够接受更高功率的车型数量将增加。然而，近期内许多现有短里程（low-range）电动汽车无法使用350 kW的充电器。通常情况下，通过一个充电地点提供不同的充电速度，控制单个充电器的功率输出，或在一组充电器内共享功率，能够满足以最大功率接收率充电的不同车辆。

（图片来源：IDTechEx）

安装、覆盖与容量的概念

目前，全球各地都在大量部署快速充电器，通常由地方、地区或国家等各级政府资助。然而，在纯电动汽车充电中，快速充电只占一小部分。在大多数情况下，与一级或二级充电相比，快速充电需要更昂贵的硬件，而且公用事业成本更高。配电线路和最终的变压器极有可能需要进行升级，以适应快速充电器，同时要在充电桩上安装单独的电源柜。

据外媒报道，IDTechEx的最新报告《2022-2032电动汽车和车队充电基础设施》（Charging Infrastructure for Electric Vehicles and Fleets 2022-2032）深入探讨与高功率充电有关的成本和占用空间，以及充电市场的总体情况。采取若干策略，可以缓解这些影响，包括选择对电网影响小的地点、智能充电、将快速充电与储能结合起来，以及使用时间费率。

在一个国家内，随着纯电动汽车（BEV）数量增加，一个HPC可以支持多辆BEV。最初的时候，即使只有少量的汽车，也需要实现足够的地理覆盖范围。这些充电站可能并未得到充分利用。随着BEV数量增长，人们可能开拓新的地点，也可以更充分地利用原来的地点。最终，当某个地方的充电站达到临界点，不必在新的地点增设充电站，可以通过增加额外的HPC，解决此地的充电容量问题。HPC的另一主要优势在于其模块化。大多数充电器采用50/75 kW的步进功率单元（step power unit），这些单元连接在一起，以满足所需的电力需求，并可根据需要进行缩放。

冷却技术非常关键

过分充电会导致锂电镀和负极周围形成枝晶，永久性损害电池容量；在电池组中，会导致电芯以不同的速度老化，电池组过热。为了确保电力电子设备的寿命，HPC还需要某种冷却技术，以确保在高效水平下实现最佳性能。为了支持高功率充电，需要防止车辆和充电器过热。如IDTechEx报告，相关解决方案包括预热电池、液体冷却，以及使用智能电池和充电器管理软件。

针对未来功率水平调整连接器和标准

直流快速充电插头分为五种不同的类型，可以传输36 kW以上的功率，包括CHAdeMO、欧洲联合充电系统（CCS类型2，有时称为“Combo”)、美国联合充电系统（CCS类型1），特斯拉和GB/T。在很多市场，CHAdeMO和特斯拉系统均可使用，而GB/T系统仅适用于中国市场。新标准正在提高每种插头类型的最大能量传递速率。CHAdeMO插头支持1000伏特和400安培，最大功率为400 kW，而CCS型插头现在可以在500 A下支持1000 V的最大电压，实现500 kW的最大功率。然而，CHAdeMO的典型市场功率不超过150 kW；对于功率在150-350 kW范围内的大功率充电器，目前CCS是首选的连接器类型。

特斯拉一直在逐步增加其增压器网络的功率输出，V3增压器能够提供250 kW的峰值功率。中国还在制定超级协议，以兼容GB/T和CHAdeMO标准。同时，设定了900 kW的目标，将为公共汽车和卡车等大型商用车充电。国际充电标准制定协会（Charin）开发了商用车高功率充电(HPCCV)标准，该标准将用于在200-1500 V和0-3000 A范围内充电，从而实现高达4.5 MW的功率输送。

IDTechEx最新的《2022-2032电动汽车和车队充电基础设施》报告，全面概述了全球各种快速充电技术和标准，包括硬件基准、主要市场参与者分析和地区公共快速充电部署。