快速电动汽车充电基础设施：需求强劲增长

直到最近三到五年，我们还没有看到电动汽车生态系统的持续扩散，并没有随着法规的引入、基础设施的部署和插电式混合动力汽车的扩大而采取具体行动来推广它（PHEV） 和纯电动汽车 （BEV） 车型，最终提高了电动汽车进入广阔市场的可及性。

近期加速发展的最重要驱动因素之一是对全球汽车制造商实施的排放监管政策。在欧洲，自去年（2020 年）开始实施的更严格措施可能会对不遵守这些措施的汽车制造商的底线产生严重影响。这些规定将在未来几年逐渐变得更加严格。难怪汽车制造商正在迅速行动并增加他们的 BEV 车型托盘，实际预测到 2025 年将有 300 款车型上路。

交流或直流充电

除了促进电动汽车采用的直接激励措施和措施外，整体环境还有其他变化正在加强向电动汽车的过渡。从历史上看，存在阻碍向新车型发展的潜在障碍，最突出的障碍是：里程焦虑、电动汽车的价格（属于“优质”ICE 类别价格范围）以及电池的充电时间与填充传统车辆的油箱相比（一个简单、众所周知的概念和快速的过程）。好吧，正在通过增加电池容量和提高车辆千瓦时/公里比率来解决里程焦虑。近年来，纯电动汽车的价格正在稳步下降，并越来越接近更广泛的大众市场类别。

剩下的最后一个障碍是充电时间，其中慢速（有效功率最高可达 22kW）和快速系统（22-400kW 和以上目标）共存。

图 1：2019 年按国家/地区划分的私人和公共可访问充电器（IEA2020）

在电动汽车的背景下，用于充电的电缆和连接器通常被称为“充电器”。带有专用硬件设备（通常称为“壁箱”）的交流 （AC） 插座用作连接充电线和为车辆充电的接口被称为“充电器”，它可能与“充电器”混淆我们考虑发生功率转换的实际设备，那么上面讨论的元素不是充电器。在交流充电模式下，来自电网的交流电通过交流电源插座或充电站输送到汽车中。汽车将通过车载充电器 （OBC） 管理 AC/DC 电源转换 - 这里正确命名充电器，因为有电源转换 - 并向电池提供直流电压和电流。另一方面，在直流充电模式下，AC-DC 转换是通过车外充电器在车外进行的——我们再次讨论充电器。图 2 说明了电动汽车的不同充电方案。

图 2：交流充电和直流充电概念图。

资料来源：Yolé 开发部

充电时间

为了获得当今启用的充电时间的概念，一个简单的计算可以让我们有很长的路要走。考虑一辆电池容量为 60 kWh 的车辆（现在发布的 BEV 集成电池在 30 到 120 kWh 之间）和 100 kW 直流充电器，可以得出以下结论：

充电时间=电池容量（有效）* 1 ［kWh］/平均充电功率［kW］充满电的续航里程=电池容量（有效）* 1 ［kWh］/效率［kWh/100km］60kWh/100kW=36分钟

60 kWh/（18kWh/100km* 2 ） = ~ 333 公里

笔记：

1） 出于本练习的目的，考虑了完整的电池容量。可能有些电动汽车可能会对全部“有效”容量造成限制。

2） 通用值，将取决于每辆车的特性。通常会落在12-23kWh/100km之间

必须考虑到，并非所有道路上的车辆都能支持高达 100kW 的直流充电率，目前发布的车型之间的实际差异通常在 50 kW 以下和 250 kW 以上。同样，以 kWh/100 km 比率衡量的车辆效率也存在显着差异。

以 100 kWh 的平均速度为我们的 EV 充电将需要 36 分钟才能提供 333 公里的续航里程，或大约 10 分钟才能提供 100 公里。对于传统的基于 ICE 的车辆，相同的操作需要三到五次才能完全填充。有了这些数字，难怪市场正在迅速发展并推动更高功率的解决方案 ［在电动汽车供电设备 （EVSE） 侧和车辆侧］，允许充电功率超过 350 kW。

为了规范和标准化交流和直流充电技术并促进支持电动汽车的兼容 EVSE 生态系统的发展，已经制定了若干标准和 IEC 规范。在 IEC61851 是指“电动汽车传导式充电系统‘ 并且是 IEC 电动汽车充电系列的核心部分，专注于电动汽车传导充电系统的不同主题，包括分别高达 1000V 和 1500V 的交流和直流充电。在北美，管理标准是 SAEJ1772（涵盖交流和直流充电）。本文档规定了在 1000 V 下提供高达 400 kW 的直流充电。 与 IEC-61851 中的充电“模式”不同，SAEJ1772 建立了充电“级别”并定义了以下内容：“交流级别 1”、“交流级别 2” 、“DC 级别 1”和“DC 级别 2”（2017 年修订版）。这里要说明的一个重要问题是，“3 级”充电仍然是一个未定义的术语，广泛（且具有误导性）用于指代直流充电。