了解美国电动汽车充电挑战。

尽管美国的电动汽车销量大幅增长，尽管美国政府最近承诺投入50亿美元的电动汽车基础设施投资，再加上超过10亿美元用于刺激国内电动汽车电池生产，但公共充电仍存在各种问题重大挑战广泛采用。

围绕原材料、续航里程焦虑、电动汽车充电基础设施的激增以及潜在的电网压力的挑战已经彻底暴露，但围绕这些问题和其他问题的细微差别需要更深入的研究。

“只要电动汽车普及率低，利用率低，我们就没问题，”可持续性非营利组织无碳交通负责人Dave Mullaney说放射免疫测定。“但最终，当电动汽车遍布各地，人们不断充电时，我们将需要基础设施。问题是：我们如何在正确的使人们能够以可接受的成本使用电动汽车，同时满足更长期的需求？”

电池限制充电速度

其中一个需求是在家充电更快。

目前，1级和2级充电器都是家庭充电的常用充电器，而在一些公共充电站可以使用后者，为电动汽车充电需要一整天到八个小时，足以达到200英里的续航里程。

所谓的3级快速充电器，将直流电直接输送给电动汽车电池，最多只需25分钟就能完成200英里的充电。

这是一个巨大的进步。但专家表示，25分钟对许多消费者来说是一个障碍，尤其是那些喜欢在高速公路上长途旅行的人。

Mullaney说：“理想的情况是（充电时间）必须与给我的车加油相同。”。“但这在物理上是可能的吗？用现在的电池，不是真的。”

挑战在于锂离子电池本身。他们充电越快，对他们造成的伤害就越大。电动汽车的电池系统知道，越接近充满电，充电过程就越慢。

美国能源部的各个实验室正在研究如何绕过这一限制，并将快速充电时间降至10分钟或更短。

在美国化学学会会议前的新闻发布会上，爱达荷州国家实验室储能和电动汽车部经理埃里克·杜费克表示，快速充电之所以如此困难，是因为它能调节实际锂离子在电池中的移动速度。当它们移动过快时，会导致电镀或金属锂的形成，从而损坏电池。

Dufek说：“我们开发了不同类型的充电协议，以及先进的电解质，使我们能够更快地来回移动锂离子，并将与快速充电相关的退化降至最低。”。

该解决方案已显示出积极的结果。

Dufek表示：“（我们）能够在不镀锂金属的情况下实现90%以上的充电接受率。”。“我们实际上能够将其延长至少600个周期。”

电网运营商计划升级

对目前存在的电网本身是否能够处理电动汽车充电的担忧并不严重。

他说：“如果你看看电网以前的发展，以及我们预计发电量增长以支持电动汽车的速度，将会出现的新负载实际上很好。”Andrew Meintz国家可再生能源实验室（NREL）综合移动科学中心.

NREL对亚特兰大和明尼阿波利斯的电网进行了研究，以了解它们能够很好地处理电动汽车充电的预期负载，尽管最终可能需要升级，类似于空调变得更加流行的时期，但这并不是电动汽车充电基础设施面临的最大挑战。

Meintz说：“当用户的使用率超过20%或30%时，我们开始发现住宅场所的变压器需要更换，线路也需要升级，但这些都是公用事业公司一直在经历的典型过程。”。“这实际上归结为以下问题：多快啊我们是否有足够的前瞻性，以确保我们做出适当的反应？”

充电器存在可靠性问题

目前，比确保电网能够满足电动汽车充电需求更重要的是确保电动汽车充电器正常工作。一项即插即用的调查显示，34%的快速充电器用户表示充电器坏了是个问题。

普华永道（PwC）美国汽车咨询业务合伙人阿克谢·辛格（Akshay Singh）表示：“技术挑战更多的是集成支付系统和创造良好的用户体验。”。“还有可靠性。现在，大约有三分之一的电动汽车充电器通常是坏的或不起作用的。”

并非所有的快速充电都是相同的。特斯拉专有增压器网络的用户通常报告非常高的可靠性。但是，主要基于联合充电系统（CCS）标准的非特斯拉快速充电并不顺利。

旧金山湾区的研究人员作为电动汽车使用的温床，我们走访了181个公共充电站，共有657个CCS充电器，发现只有72.5%的充电站可以正常使用。问题包括连接器断开、空白屏幕、错误消息和支付系统故障。

如果电动汽车充电器的可靠性仍然是一个问题，它可能会影响充电网络的发展。RMI的Mullaney说：“当你谈论一个更加分散的网络时，你所谈论的是更多的资产、更多的维护问题和更大的劳动力需求。”。

集中充电为电网带来了更高的本地化需求，但这可能不是坏事。

Mullaney说：“集中会降低维护需求。”。“可能是一个停车场有20个充电器，它们比相隔数英里的20个充电器更容易处理。只是更容易为集中网络提供服务。”

舰队电力“电网的问题”

尽管如此，目前的充电基础设施可能还没有准备好为电动汽车车队提供动力，这些车队通常由中央拥有、运营和充电，需要多兆瓦的充电能力（高端电动汽车快速充电器的额定功率高达120千瓦）。但充电车队需要过渡解决方案，直到需求和电网容量扩大。

梅恩茨说：“你不想去你的公用事业说，‘我需要一个5兆瓦的场地，但我不会在未来5年或10年内使用它。’”。

NREL和其他人正在研究微电网解决方案，在需要大规模电动汽车充电但目前不可行的情况下，有效地建立了自我维持的电网。经常这些微电网由分布式能源供电，例如电池储能系统的太阳能电池板。一个类比可能是早期的万维网，当时缓存公司会将内容存储在离用户更近的地方，这样他们的浏览体验就会更快，直到宽带基础设施赶上。

去年，国际能源公司国家电网和日立能源发表了一项研究电动汽车车队的充电需求。

日立能源公司（Hitachi Energy）美洲运输部门副总裁丹尼尔·西穆内（Daniel Simounet）表示：“舰队电力是电网的一个问题。”。“要让100辆电动汽车以每辆100千瓦时的速度在夜间充电，现场需要多兆瓦的电量。然后，所有的卡车都需要在高速公路上充电。兆瓦的充电标准即将到来，但现在，这是一个瓶颈。”

就日立能源公司而言，日立能源公司开发了一种解决方案，该解决方案允许在电网升级之前实现占地面积小、效率高的车队充电，以支持更强大的充电基础设施。

NREL的Meintz表示，美国政府最近承诺投入50亿美元的电动汽车基础设施投资是“不错的首付款”，“但还需要做更多的工作”

>>这篇文章最初发表在我们的姐妹网站上，EE时间.