构建电动化城市将依赖 快充技术
文/阮晓东
在治理大气污染越发紧迫的背景下，新能源汽车成为中国近年来的发展重点。中国和西方国家都想依赖电动汽车快充技术构建电动化城市，以此来解决城市“雾霾之困”和“堵车之苦”。 中国目前正在推进的高速公路快充网络目的是让充电设施建设网络化、规模化，与此同时，英国、美国也在建设快充网络。但目前的充电速度依然不能满足电动汽车的发展和电动化城市的建设的需要。如果快充技术得到了突破，那么将带来电动汽车的真正普及。
快速充电是最为可行的商业化模式
为解决空气环境污染问题，很多国家将发展新能源汽车作为节能减排的一个重要举措。随着国内电动汽车整车技术和储能器件材料的技术进步，采用纯电动汽车已经成为我国新能源汽车的重要发展方向。
近年来我国纯电动汽车发展较快，出现多种不同的充电技术路线，其中国内具有典型技术特点的充电方式主要有以下模式：
第一种是慢充式。一般新能源汽车的续驶里程为100-300km之间，所以用户一般以夜间慢充为主，这种方式可以利用晚间用电低谷时段充电，既减轻电网在压力，又降低了电动汽车车主的运营成本，电动汽车的性能价格比优势更加凸显。
第二种是换电式。以纯电动公交车或者出租车为主。换电式纯电动公交车的续驶里程一般在100km左右，充电方式主要是依靠地面建立换电站，在站内给备用电池充电，运营过程中车辆驶入换电站实现电池的快速更换。比如2016年3月，天津滨海新区首批20部换电式纯电动公交车投入北塘公交站至新港客运码头的519路运营。换电式纯电动公交车具有运行噪音低、尾气零排放、运行平稳等优势，此次投运的换电式纯电动公交车续驶里程约200公里，与插电式纯电动公交车约2至3小时的充电时间相比，换电式纯电动公交车全车换电仅需 12至15分钟，大大提高了公交车辆的运营效率。
第三种是快充式。快充式汽车采用高比功率的电池，电池主要采用多元复合锂电池、钛酸锂电池和三元锂电池，一般电池的单体能达到4～5C的充放电倍率，充电方式主要是在站内10～30min完成充电，由于车载电池重量相对较小，单位载质量能量消耗率相对较低。电池的寿命比较长，但电池初期采购成本较高。
第四种是无线充电技术。2016年4月，美国橡树岭国家实验室（ORNL）研究团队日前在电动汽车无线充电技术方面获得重大进展。一个20千瓦的无线充电系统充电效率达到90%，充电速度是通常使用的插电式电动汽车设备的三倍，这将有助于加快电动汽车的推广使用。
电池和充电技术是电动汽车商业推广的瓶颈，特别是充电技术在某种意义上决定了电动汽车的推广程度和商业化的空间。电动汽车要想大规模推广，必须在充电模式上进行创新。业内专家认为，快充电、长寿命电动汽车是新能源汽车的发展方向，快速充电是电动汽车推广最为可行的商业化模式。
中国开建高速公路快充网络
充电网络是电动汽车推广的主要瓶颈，随着国家政策的持续倾斜，快充充电桩建设迅速推进。
2016年2月，为加紧布局充电桩市场，国家电网公司发布了《京港澳等高速公路快充网络上线运营公告》，8条高速公路的快充网络已经开始上线运营。这8条高速公路分别是：京沪高速（北京到上海）、京台高速（山东济南到福建福州段）、京港澳高速（北京到湖南衡阳段）、沈海高速（山东烟台到福建漳州段）、青银高速（山东青岛到河北石家庄段）、沪蓉高速（上海到湖北武汉段）、长深高速（江苏南京到浙江杭州段）、沪昆高速（上海到浙江杭州段），目前已经实现快充充电站全覆盖。
比如京港澳高速北京至湖南段全长1500公里，平均每38公里建设一对电动汽车智能充电服务区。每个快充站将部署4台120千瓦分体式充电机，可同时供8台电动车充电，一般只需 20分钟即可充电80%，可提供150至200公里续航里程。京港澳高速河南段，平均每38公里建设一对电动汽车智能充电服务区，分别位于豫冀界、郑州东、安阳、鹤壁、新乡、原阳、新郑、许昌、漯河、驻马店、确山、信阳、灵山13对服务区(上下行)，共计26座快速充电站。
同时，京沪高速全线快速充电系统也已经在去年建成开通，全程1262公里，平均单向每50公里一座快充站。
同时发布的还有《国家电网高速公路快充网络服务指南（2016年版）》。根据《指南》，高速公路每座充电站配置4台充电桩，可同时为4辆电动汽车进 行直流充电，接口标准支持所有符合国家标准的电动汽车。高速公路快充站充电服务方式为自助充电为主，人工服务为辅。初步估算，上述8条高速公路共设立充电桩744个。同时，《指南》还发布了充电收费标准、收费方式和充电卡办理方式。
为何在高速上去建充电站？中电联标准化副主任刘永东说，充电设施和电动汽车发展相辅相成，只有让充电设施建设网络化、规模化，才能带动电动汽车更好地发展，而建设高速充电网就是让其网络化的一个重要环节。
另外，国家电网建成的这一快充网络，支持所有符合中国标准的国内外电动汽车车型，可以引导国外车企采用中国标准，对保护国家民族产业发展有重要意义。
依照国网的智能充换电网络发展规划，2020年将全面建成以“四纵四横”为支撑的、覆盖国网公司经营区内所有示范城市的城际快充网络。目前正在建设中的快充系统也带热了充电桩市场。目前国网已经启动了京沪、青银和京港澳高速公路城际快充网络的建设。某次招标规模为332套整车的快速充电桩总金额近1亿元。
对于电池容量更大的电动汽车来说，快速充电更是迫在眉睫的需求。所以从目前的新能源汽车发展趋势来看，快充技术的提升成为车企和相关电池汽车发力的重点。
基于快充技术构建电动化城市
在治理大气污染越发紧迫的背景下，新能源汽车成为中国近年来的发展重点。在地方政府更容易推动的公共交通领域，推广新能源汽车已从此前的试点开始走向大规模普及。据中国汽车工业协会数据显示，2015年中国新能源汽车产销量双双突破30万辆，同比分别增长3.3倍和3.4倍。
目前在直流快速充电市场至少有四个阵营：CHAdeMO、特斯拉超级充电站（Tesla Supercharger）、SAE直流快速充电系统（DC Fast Charging System，又名联合充电系统Combo Charging System或CCS），以及中国设计的快速充电系统。现在，绝大多数直流快速充电站和充电兼容汽车都在使用CHAdeMO标准。
记者梳理发现，电动汽车普及度之高的主因与政府的决策密不可分。除了中国想依赖快充技术构建高速公路快充网络外，西方发达国家也正想依赖快充技术构建电动化城市。
英国：2016年2月，一条总长为1099公里的电动汽车快速充电网在英国建成，该充电网络拥有74个快速充电站点，仅需 30分钟就可以为电动汽车充电80%。电动汽车的充电问题一直是制约其发展的核心，英国这条快充网络的建设，很明显是针对充电设备的布点范围和充电效率两大问题对症下药。英国政府细长用“30分钟充电80%”这样的报道来刺激人们对电动车的选择。
日本：2009年，日产、三菱汽车、富士重工及东京电力等日企联手成立快速充电基础设施推进协会；2011年，包括丰田、本田和三菱汽车等车企在内的9家日企达成协议，着手在日本共同建设电动车快速充电网络体系，推动电动车普及。2014年，丰田、日产、本田、三菱汽车等四家日企成立“日本充电服务公司（NCS）”，目的是为电动汽车提供更加便捷的充电网络。经过长期的政策推动，以及多家汽车生产企业的推动，日本快速充电设施建设取得了较大进展。此外，日本便利店巨头例如全家、罗森等也纷纷表示愿意加快充电设施的建设，期待以此增加人流量，最终达成共赢。
美国：特斯拉超级充电站是目前全世界充电速度最快的充电站。最快20分钟即可充满一半的电量，40分钟充满80%，75分钟充满全部电量。其充电量可以让汽车续航250公里。特斯拉汽车公司目前正在美国积极持续地扩张其超级充电桩的覆盖面积，给电动汽车车主提供更为便利的充电条件，让他们能开车完成更远距离的旅途。到2016年4月，特斯拉在世界各地共有3608个超级充电站，特斯拉计划在2018年以前在全球建成7200个超级充电站，充电站总数达到15000个。超级充电站通常建设在主要道路沿线和繁华的城市中心，Model S 车主可以终身免费使用。在售的 Model S 所有型号都配有超级充电功能。
欧洲：德国以及比利时境内的“Fast-E”项目中，正在扩建278座快速充电站，此外，还包括捷克以及斯洛伐克两国境内的19座快速充电站。“Unit-E”项目跨越比利时、法国、意大利以及英国境内的40 座 充 电 站。GREAT（Green Region for Electrification and Alternative fuels for Transport，意译电动化以及交通替代能源绿色区域）项目将在德国以及斯堪的纳维亚再建65座充电站。
若该计划顺利实施，最终的结果将是极大便利电动汽车的使用者。他们可以不用考虑汽车的不同制造标准、充电要求就可以快速充电，这样他们可以在欧洲范围内更加自由得穿行。为便利电动汽车的使用，日本电动车充电协会（CHAdeMO Association）欧洲分部计划在2016年底之前在全欧洲建立500多座多规格的快速直流充电站。
快充技术不断取得突破
对于电动汽车来说，当电池的续航能力提升，充电时间也会延长。这也是许多消费者不会选择电动车的唯一原因。而对于电池容量更大的电动汽车来说，快速充电更是迫在眉睫的需求。所以从目前的新能源汽车发展趋势来看，快充技术的提升成为车企和相关电池汽车发力的重点。
2016年CES展览商推出的大众BUDD-e是基于大众最新的电动车平台MEB进行打造，这个平台将为大众未来的纯电以及插电混动车型提供支持，新平台能够更好的安放电池组。大众BUDD-e概念型电动车在单次充电之后能够行驶337英里（600公里），最高时速可以达到93英里（150公里），BUDD-e电动车在半小时内即可充满80%的电量。
福特2016年将推出新福克斯电动版车型。全新的福克斯纯电动车续航里程有望超过300公里，相比高尔夫纯电动车190公里的续航里程，优势还是非常明显的。全新福克斯电动车采用一套直流充电系统，可以实现动力电池组的快速充电，30分钟内就可以将电量充到80%，而在此电量下期续航里程可达161公里。相比高尔夫电动版，在充电技术上两者是持平的，都需要通过快速充电桩实现电量的快充。
而一家名为StoreDot的以色列公司近来宣布成功研发出一种汽车超级充电技术，其中包括电池组和专用充电桩。据悉，StoreDot 的超级充电技术可在5分钟内为电动汽车补充能够续航480公里的电量，这与传统汽车加满一箱油的时间相差无几。StoreDot CEO Doron Myersdorf指出，这项超级充电技术中所利用的电池采用了大量的创新设计，该公司研发出了一种新的技术--多功能电极（multifunctionelectrode，MFE）。MFE使用了导电聚合物和金属氧化物作为电池材料。前者允许电池接收快速充电，而后者则用来把迅速聚合的锂离子慢慢流进电极。这一快一慢两个过程既保证了充电的快速性，又避免了电极崩溃或者寿命变短。
同时，奥迪与保时捷也“悄然”联手，计划扩充电动汽车的基础设施，建立自己的快速充电站，发力快速充电技术。保时捷也早早表露出发力电动车领域的雄心，在去年法兰克福车展上推出电动概念车Mission E，并计划2019年实现上市。Mission E在法兰克福车展的亮相曾一度引发外界关注，这款最大功力超过600匹马力，百公里加速度在3.5秒以内，而且可在15分钟完成 80%充电。保时捷推出这样一款车除了秀技术外，也是为了建立超高压充电标准。
宝马和尼桑联手挑战特斯拉的超级充电桩网络，在美国120个地点安装新的电动汽车充电桩。这些充电桩能在20-30分钟内给一辆尼桑Leaf或宝马i3充电80%，它们也会吸引其他电动汽车司机的兴趣。据悉，每个充电桩提供两个50千瓦直流快速充电器，给电动汽车充电的速度快于更常见的240伏Level2充电器。
据英国纽卡斯尔大学研究，72%的电动汽车驾驶员会使用快速充电站。快充技术的研发和应用，将有助于在世界范围内建立更大的新能源汽车快充网络，这种网络的建立则会给新能源车主提供更多选择。同时，也会使新能源汽车的推广更为顺畅，让长途驾驶更加便捷。
据中国汽车工业协会数据显示，2015年中国新能源汽车产销量双双突破30万辆，同比分别增长3.3倍和3.4倍。