隨著汽車制造商升級電動汽車(EV)設(shè)計,以及電動汽車在世界各地的普及,電動汽車市場有望迅猛發(fā)展。根據(jù)瑞銀投資銀行的數(shù)據(jù),預(yù)計到2025年,電動汽車將占全球新車銷量的20%,到2030年將占50%。
但這些預(yù)測都面臨著一些殘酷的現(xiàn)實。例如,行駛里程限制、充電時間過長和缺乏公共充電樁,這些不利因素讓許多潛在的電動汽車消費者猶豫觀望。好消息是,政府建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施的努力以及最近電池技術(shù)的改進(jìn)可能會加速電動汽車的大規(guī)模普及。
加快充電速度
對電動汽車(EV)的持續(xù)擔(dān)憂是其充電時長遠(yuǎn)高于燃油車的加油時長。
充電時間取決于充電方法、車輛類型和充電設(shè)施的建造時間。根據(jù)美國交通部的數(shù)據(jù),2級設(shè)施用于家庭和商用充電,需要駕駛員等待4到10個小時。而最快的充電方法是直流快速充電(DCFC),商業(yè)客戶可以在20分鐘到1小時內(nèi)將電池充至80%的水平。
盡管在家充電很方便,但消費者對快充表現(xiàn)出明顯的偏好。在2020年燃料研究所的一項調(diào)查中,超過一半的受訪者表示,他們愿意為直流快速充電支付更多費用。
制造商很清楚客戶對更快充方式的渴望,但過快充電會損壞電池,縮短其使用壽命并降低其性能,在最壞的情況下,會導(dǎo)致電池出現(xiàn)災(zāi)難性故障。更大的功率并不一定等同于實現(xiàn)全面快速充電,因為隨著電池老化,充電速度會變慢。
充電也會受到電池配置的影響,電池配置的差異很大,不僅在不同的制造商之間存在差異,在不同的型號之間也是如此。電池配置對汽車制造商來說非常重要,他們將其用作創(chuàng)建從運動型到嚴(yán)格實用型電動汽車設(shè)計的差異化因素。
一些制造商正在投資充電站,在充電站中,電池配置的不同會導(dǎo)致不同結(jié)果。例如,特斯拉已經(jīng)建立了一個全國超級充電站網(wǎng)絡(luò),只需15分鐘就能給電動汽車充滿電量。
電池的實驗與創(chuàng)新
之所以存在這么多電池配置,原因很簡單:電池仍然需要相當(dāng)大的改進(jìn)。例如,并非每輛電動汽車都能采用直流快充,這限制了快速充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮優(yōu)勢。
顯然我們需要在電池方面進(jìn)行實驗和創(chuàng)新,以使電動汽車能充分利用快速增長的充電基礎(chǔ)設(shè)施。面臨的挑戰(zhàn)是電動汽車電池的制造難度和成本很高。不過,這種情況也在改變。
例如,新的電池連接系統(tǒng)使用柔性印刷電路(FPC)板將電池連接到監(jiān)控系統(tǒng)和各種端口。由于這項創(chuàng)新,我們不再需要采用人工接線的菊花鏈連接,手工接線可能會導(dǎo)致配置錯誤。該設(shè)置也比分立電線更不容易退化,同時重量輕,運輸成本降低。
更快且更經(jīng)濟(jì)高效地制造電池將為制造商提供更多時間和經(jīng)費來創(chuàng)新。這也將使他們能夠嘗試新的方法來安全地加速充電過程并延長電池壽命。
擴(kuò)展充電基礎(chǔ)設(shè)施
即使存在這些制約因素,行駛里程還是有了很大的提高。許多電動汽車的續(xù)航里程現(xiàn)已達(dá)到400到500公里。
但司機(jī)的里程焦慮仍未根本解決。充電站少、且充電站之間相隔較遠(yuǎn)。對司機(jī)來說的確是個問題。根據(jù)德勤的《2022年全球汽車消費者研究》,由于擔(dān)心缺乏可用的充電樁,14%的消費者決定不考慮購買電動汽車。
為了改變這一局面,我們需要通過投資來擴(kuò)展充電基礎(chǔ)設(shè)施。上面提到的特斯拉對全美超級充電站網(wǎng)絡(luò)的投資和試點計劃只是一個開始。為了使電動汽車市場生存和發(fā)展,我們需要有一個更充足的充電網(wǎng)絡(luò)。
新的商業(yè)模式
新的充電站的推出也可能因經(jīng)濟(jì)力量的增強(qiáng)而加速。例如,發(fā)改委發(fā)布的《進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施》的實施意見中,提出要充分發(fā)揮動力電池的儲能特性,探索推廣有序充電、V2G等形式,實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)同互動。在礦場、港口、城市轉(zhuǎn)運等場景因地制宜推廣換電模式。
運營商也在尋找從充電站賺錢的新方法。例如,一些運營商在充電點上增加了數(shù)字屏幕,如果客戶在等待充電期間在鄰近的餐館、購物中心和劇院購物,數(shù)字屏幕就可以為他們提供促銷信息。還有一些公司正在研發(fā)能夠收集客戶數(shù)據(jù)的視覺充電器,包括收集人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及充電汽車的品牌和型號。不過,還有一些公司可能會播放當(dāng)?shù)仉娨曓D(zhuǎn)播的體育賽事或其它能帶來收入的娛樂內(nèi)容。
對于任何企業(yè)來說,充電亭都是一個品牌推廣的機(jī)會,借助其獨特的設(shè)計,企業(yè)可以在上面放上企業(yè)信息。例如,汽車制造商開始在其經(jīng)銷商處部署充電亭,所選擇的設(shè)計被用來描繪“輕松奢華”或“前瞻性科技”等價值觀。
雖然外觀設(shè)計在很大程度上受制于車內(nèi)部件,但靈活性正在增加。例如,Molex可以建造各種形狀、尺寸和涂層的母線,使公司能夠靈活地滿足電動汽車的設(shè)計需求,同時保持可制造性。
目前電動汽車電池充電和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍存在許多障礙,但前進(jìn)勢頭明顯,這激勵著制造商、供應(yīng)商和企業(yè)放飛其想法。
軟件在車輛中扮演主角,快速增長的數(shù)據(jù)連接數(shù)量,要求工程師以不同視角來審視傳統(tǒng)系統(tǒng)。從發(fā)動機(jī)和制動器到座椅和汽車收音機(jī),汽車的任何部分都不再孤立地運行。設(shè)計師現(xiàn)在正在與頂級科技合作伙伴合作,來向市場提供流暢互聯(lián)的車內(nèi)體驗。
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原文標(biāo)題:解決電動汽車充電的關(guān)鍵設(shè)計難題
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