新能源话题探讨(十二)充电6分钟真的能行驶1000公里吗?

在网上总是能够看到非常诱人的宣传:某某石墨烯电池充电6分钟可以让EV行驶1000公里;某某全固态电池充电5分钟可以让EV行驶1000公里;某某半固态电池充电10几分钟可以让EV行驶1000公里,诸如此类的宣传搅得市场沸沸扬扬,引得民众翘首以盼。其实,稍微懂点高中物理的人都可以用欧姆定律大致计算一下,就能戳穿这些谎言了。

我先不说某某电池是否能够那么快地充满电,是否有足够的电量连续跑1000公里,假定这些都能实现,我们来看看充满一台EV车的电池包大致需要多少度电量。

就拿特斯拉EV来说,其电动机的功率为80kw,国内的同类车大致相同(?),假定它能用半功率(50kw)跑完1000公里(估计做不到),以时速100kg/h连续行驶10小时跑完1000公里,那么至少需要耗电500kwh(400度电)。充电6分钟的电流可以如下计算得出:

根据能量守恒定律:充电能量=用电能量(假设效率等于1)

再根据欧姆定律:W=I×V(其中W是功率瓦特,I是电流安培A,V是电压伏特)

则:6min×I×600V =500KWh (假设用600V充电)

0.1h ×I×600V =500000Wh (方程两边同除以600V和0.1h)

I =8330A

试问:输8330A(安培)的大电流需要多粗的导线?就算充电桩的导线截面积可以保证,车内的导线可以做到那么粗吗?这还是以效率为100%计算的,如果效率按照80%打折计算,电流密度将达到9000多安培!一个充电桩按照同时给4台车充电的话,3.6万安培的大电流可以让国家输电网瞬间崩溃!

假设可以用以上的大电流充电,那么电流通过导线还会发热对吧?我们按照焦耳楞次定律计算一下发热量:

Q=0.239 × I2 ×R × t(其中R是回路的总电阻Ω,t是时间秒),那么:

发热量与电流的平方成正比,9000的平方是多么巨大的数字?而且发热量还会随着时间t增加,6分钟就是360秒!充电装置包括导线需要什么样的冷却方式呢?就算充电桩有能力冷却,电动车的内部也具备冷却能力吗?还有,随着导电回路的温度升高,其电阻率也会迅速增大,会导致发热量进一步加大。

媒体中的宣传显然来自某个砖家的试验数据,可能是来自钮扣电池的数据,然后便简单地放大,成了“好消息”!另外,一个单体电池也许可以用超过10C的大电流充放电,但是不代表大容量的电池包也可以简单地采用小单体电池数据来偷梁换柱。

至此,谎言被揭穿,我们应该从梦中醒来,回到现实的世界中去。

后记:

根据车企的官宣:行驶1000公里耗电150~180kwh,也就是我计算的1/3。我不相信车企的宣传数据,那么打一半折扣来看,行驶1000公里至少也要250kwh的电量,即使这样,充电桩也不可能提供4000安培/车的巨大电量,EV车内也不可能承受这么大的电流。

张涛 2022.6.13.

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