为什么在路上给电动汽车充电这么难?

为什么在路上给电动汽车充电这么难?

一声巨响在沃尔玛停车场回荡,这是一个令人担忧的迹象,表明出了什么问题。

卡斯·蒂皮特(Cass Tippit)将他的2017年雪佛兰Bolt插入佛罗里达州奇普利的Electrify America公共充电站,大约15分钟后,他听到噪音,看到充电器上的屏幕变暗了。“汽车的仪表板像圣诞树一样亮了起来,”他说。

蒂皮特拔掉了汽车的插头,但Bolt无法启动。这让他被困了几个小时,是持续数周的磨难的开始。

在全国各地,黄安生发现自己陷入了类似的困境。他将他的 2022 年 Rivian R1T 卡车连接到圣地亚哥时尚谷购物中心的电气化美国充电站。当他和他的朋友开始前往商场时,“我们听到一声巨响,一种爆炸性的声音,”黄说。“我们回头一看,看到一团黑烟从充电站旁边的动力装置冒出来”。

黄之锋冲回车里,停止了充电。他试图从充电端口上拔下插头,但它不会出来。他也被困了几个小时,发现自己在追逐数周的解决方案。

Tippit和Wong都陷入了美国电动汽车基础设施的最大裂缝之一。随着电池驱动的汽车和卡车从当地的小货车转变为越野公路旅行车,司机越来越依赖公共充电站。然而,在许多情况下,他们拉起插头只是发现它们无法操作。更糟糕的是,少数人的汽车被砖砌了。当出现问题时,很难弄清楚谁应该对此负责。

根据 2022 年 J.D. Power 的一项调查,去年五分之一的电动汽车司机在访问公共充电站期间没有为车辆充电,主要是由于停电或故障。

“电动汽车充电的肮脏秘密在于公共网络实际上是多么不可靠,”开发移动充电系统的公司SparkCharge的高级销售经理John Lawrence说。

这些差距是在行业的关键时刻出现的。电动汽车比以往任何时候都更受欢迎。去年在美国销售的汽车中,近6%是电动汽车,超过800万辆。

这些车辆需要更多的充电器。目前,美国有超过 148,000 个电动汽车充电点,分布在 56,000 个充电站。白宫希望通过建立一个由 500,000 个电动汽车充电器组成的全国网络将这一数字增加近三倍,而 2021 年两党基础设施法包括 7 亿美元用于资助他们的建设。本月早些时候,特斯拉还宣布将在其专有的增压器网络中向所有电动汽车开放5,7个充电器。这都是美国减少交通对气候影响的战略的关键部分,交通是该国最大的温室气体来源。

13 年 2021 月 <> 日,副总统卡马拉·哈里斯(Kamala Harris)将乔治王子县的电动汽车插入马里兰州布兰迪万市白兰地维护设施的充电站。
副总统卡马拉·哈里斯(Kamala Harris)在马里兰州为一辆电动汽车充电。白宫的目标是在美国部署500万个电动汽车充电器。 奇普索莫德维拉/盖蒂图片社
与此同时,电动汽车已经超越了精通技术的早期采用者的领域,他们愿意为新的特斯拉掏钱。现在,许多电动汽车的里程表上有六位数,掌握在第二或第三车主手中。其中许多车辆依赖公共充电,因为车主家里没有充电器。

正是这些车主将决定向更清洁车辆的过渡。大多数美国人购买二手车,他们不是在寻找玩具。他们需要一种可靠的出行方式。因此,电动汽车司机现在的经历,无论好坏,都将影响公众的看法以及更多人转向清洁汽车的速度,无论政府提供何种补贴。不可靠的充电器可能会使过渡偏离轨道。根据 Autolist 2022 年的一项调查,人们决定不购买电动汽车的三大原因是成本、对续航里程的担忧以及对在哪里充电的担忧。

广泛采用电动汽车的时钟也在滴答作响。加利福尼亚州和纽约州等州现已将2035年定为销售新型化石燃料动力汽车的最后一年。

但是,有解决方案。公司正在努力通过提高可用性和降低安装成本来弥合电动汽车充电基础设施的差距。但繁文缛节、竞争性的收费标准和对消费者的保护不足意味着监管机构可能也必须介入,以铺平未来的道路。

电动汽车拥有量的新鸿沟
虽然Tippit和Wong看到他们的充电问题以类似的方式开始,但他们的表现却不同。

Wong花了几个小时与Electrify America和Rivian通电话,完成了他们的两个故障排除步骤。没有骰子。那是星期六晚上8点左右。一名Electrify America技术人员终于在午夜到达。技术人员再次检查清单,然后试图用撬棍撬出插头。娜达。Wong叫了一晚,把卡车停在车站,坐了两个小时的Uber回家。

接下来的星期一,他和来自Electrify America的四个人和来自Rivian的三个人一起回到了商场。Rivian团队拆卸了汽车的前部并禁用了动力系统,而Electrify America技术人员则为插头提供了机械说服。

终于,塞子松了下来。充电端口看起来烧焦了,插头变色了。“看起来其中一个[充电]引脚是焊接的,”Wong说。

就在事件发生前两个月,Wong以100万美元的价格购买了他的新卡车。Rivian将卡车拖到他们的服务中心,并在调查期间向Wong提供了一辆借车以及乘车积分。该公司最终更换了电池和充电端口,三周后,Wong将他的卡车带回。“我一分钱都没付,”他说。

蒂皮特就没那么幸运了。在他发现他的车不会动弹后,其他沃尔玛顾客报告说,看到附近的动力装置冒出火花和烟雾,充电站附近的灰色金属盒从电网接收电力。然后气味飘了过来。“你可以闻到燃烧的电器。它闻起来像油炸的东西,“蒂皮特说。

Electrify America告诉他自费将汽车拖到最近的经销商处,在那里放置了一个多星期。他花了350美元更换了车上的高压保险丝,以便经销商可以诊断它。电池是烤面包。修复成本将超过20,000美元。他以25,000美元的价格购买了一个月前使用的汽车,行驶了23,000英里。

2017年的Bolt有八年,100万英里的保修,但雪佛兰的母公司通用汽车将这个问题归咎于充电站。一直以来,没有人提供租车或旅行报销。Electrify America最终告诉Tippit,如果他承担维修费用,公司将报销他。他最终与保险公司合计。

Cass Tippit的妻子Sarah Tippit在他们购买的那天站在他们的电动雪佛兰Bolt前。 卡斯·蒂皮特
虽然制造商喜欢宣传他们的新电动汽车,但二手电动汽车有望成为一个更大的市场。2021 年,美国注册了 1 万辆电动汽车,不包括插电式混合动力车。美国人每年购买约4万辆二手车,而新车约为40万辆。在美国,汽车平均在路上行驶 17 年。

但正如Tippit发现的那样,如果出现问题,二手电动汽车车主可能会独自一人。这可能会阻止更多精打细算的买家。

“这不是2010年,”他说。“每个拥有电动汽车的人都不是拥有电动汽车的对冲基金经理,因为这是一种炫耀某种地位的华而不实的方式。我们买这辆车是因为它很经济,因为它是未来的发展方式。

Electrify America的一位发言人表示,该公司仍在调查其充电问题。

电动汽车充电的基础知识,解释
鉴于手机、笔记本电脑和无线耳机无处不在,很容易忽视这样一个事实,即为电池充电实际上是一项复杂的操作。在小型设备的规模上,它就像将电源线插入墙上插座并让电源砖中的小块电子设备处理工作一样简单。但是,当涉及到管理推动4,500磅重的车辆所需的能量时,复杂性和风险就会增加。

根本的挑战是电网在交流电(AC)上运行,而几乎所有电池供电的设备都使用直流电(DC)。严格来说,执行此任务的电子设备组成了充电器,当涉及到公共充电站时,有两种类型的充电器在起作用:直接内置在电动汽车中的充电器和车站本身的充电器。

在加利福尼亚州洛杉矶洛杉矶车展之前,在AutoMobility LA展出的Electrify America电动汽车(EV)充电站。
Electrify America目前运营着美国最大的公共充电网络。 Bing Guan/Bloomberg via Getty Images
车载充电器面临空间和重量限制。“这在实际转换功率方面是有限的,”哥伦比亚大学电气工程副教授Matthias Preindl说。

如果您在路上并且只有几分钟的时间,则需要能够向电池注入比车载充电器所能处理的更多的电量。这就是直流快速充电器的用武之地,比如Electrify America和特斯拉超级充电站网络的系统。

在这些系统中,转换电力的任务被卸载到充电站。充电站的插头只是分配器。实际的直流充电器位于附近的灰色金属公用柜中,看起来类似于分散在电力线附近城市中找到的垫装式变压器。它们直接为电池提供大量电力,在短短 20 分钟内即可充满电。但直流充电器需要复杂的硬件才能直接连接到电网,这增加了成本。

电动汽车也有不同的插头形状需要担心。北美有两种主要的快速充电标准:特斯拉和组合充电系统(CCS),几乎所有其他制造商都在使用。(也有CHAdeMO,但没有新的电动汽车使用这个标准。

对于特斯拉来说,工作流程非常简单。该公司生产快速充电器和电动汽车。这有助于将事故降至最低,并且司机确切地知道如果出现问题该打电话给谁。随着特斯拉充电站容纳其他汽车制造商,这种情况很快就会改变。

16 年 2022 月 <> 日星期四,一名司机在美国宾夕法尼亚州布里兹伍德的 Sheetz 加油站停下来为特斯拉汽车充电。
特斯拉现在计划向其他汽车品牌开放其增压器网络。 Nate Smallwood/Bloomberg via Getty Images
另一方面,Electrify America和其他公共直流充电器旨在能够为从宝马的小型i3到巨大的悍马EV的所有东西充电。每个制造商都有不同的需求,因此汽车和充电站之间的通信至关重要。如果在翻译中丢失了某些东西,就会发生不好的事情,正如Tippit和Wong所发现的那样。也很难弄清楚问题是由汽车还是充电站引起的,因此谁应该负责。

Preindl表示,任何潜在的硬件或软件问题都可能导致他们的充电器出现故障,但是在处理直流快速充电器中的大量电力时,像在插头和汽车充电端口之间留下微小间隙这样微不足道的事情可能是危险的。

“如果插头不能很好地接触,它会在局部产生高电流并像焊机一样有效地工作,”Preindl说。“它将接收器和插头焊接在一起。”

但重要的是要将这些公共充电站与竞争对手放在一起。传统的加油站有其自身的风险,但很少得到全国性的新闻报道。根据美国国家消防协会的数据,美国各地的加油站每年发生约 4,000 起火灾,导致多达 43 人受伤、30 人死亡和 <> 万美元的损失。

电动汽车充电的未来之路
当然,加油站也有其好处。由于它们非常普遍,如果一个泵在加油站,一个工作泵通常不会太远。司机还可以货比三家,寻找最便宜的燃料。

另一方面,电动汽车司机必须仔细计划并密切跟踪哪些公共快速充电器正在运行并有空位。否则,他们最终可能会等待一段时间才能充电,或者更糟的是,搁浅。他们可能还需要与每个充电提供商使用单独的应用程序或帐户,从而使该过程比需要的更加繁琐。

Electrify America目前运营着最大的公共电动汽车充电网络,拥有800多个充电站,可容纳3,500个独立充电器。该公司由大众汽车于2016年成立,作为其对排放测试作弊的惩罚的一部分。司机抱怨维护不善和整个网络的中断率很高。车站似乎也在寒冷中挣扎。

其他公共网络,如ChargePoint和EVgo,也遇到了类似的可靠性问题。

因此,除了安全之外,全国性的电动汽车充电网络——尤其是提供快速充电的网络——需要丰富、可靠、方便且便宜,以便与汽油和柴油竞争。目前,所有这些方面都取得了进展:数以千计的充电站正在建设中;新设计正在降低成本和安装时间表,并填补与新型充电系统的差距。尽管如此,政府也必须介入解决一些烦人的问题。

能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)于10年2022月<>日在华盛顿特区交通部总部外举行的讨论美国电动汽车充电网络投资的活动中发表讲话。
在两辆电动福特野马的陪同下,美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)宣布美国对电动汽车充电基础设施进行新的投资。 德鲁·安格勒/盖蒂图片社
那么,电动汽车还是充电站,首先是什么?

“我们看到的是,人们非常有兴趣在市场之前部署基础设施,作为一种持有房地产的方式,期望电动汽车会到来,”咨询公司Guidehouse的研究总监斯科特谢泼德说。

Electrify America计划到1年在美国和加拿大扩展到800,10个充电站,配备000,2026个独立充电器。像BP这样的石油公司甚至开始投资电动汽车充电。他们已经拥有加油站,许多人正坐拥创纪录的利润,并寻找存放现金的地方。

然而,直流快速充电器必须克服额外的障碍。它们需要专门的设备来连接,因为它们一次使用如此多的电力。特别是,他们通常需要中压变压器,将电网的电压降压到汽车可以使用的水平。根据Shepard的说法,这些设备短缺可能需要长达两年的时间才能解决。快速充电站还需要特别许可,这可能会增加三到六个月的建设时间表。建筑成本很容易达到数百万美元。

FreeWire是一家试图通过将储能集成到快速充电站来解决这个问题的公司。这使得该站能够在充电时调度比在任何给定时刻从电网实际消耗的电力多得多。

“我们的黄金比例是10比1,所以我们有一个200千瓦的充电器,但我们使用20千瓦的输入功率,电池只是作为一个缓冲器,”FreeWire首席执行官Arcady Sosinov说。“它就像你家里的热水箱一样工作。

电动汽车充电器为两辆汽车充电。
FreeWire的快速充电站集成了储能,使其部署更快,更便宜。 自由线
这加快了部署时间。索西诺夫说,他的公司在30月的30天内在不列颠哥伦比亚省部署了<>个快速充电站。

移动充电是缩小差距的另一种方式,根据SparkCharge的Lawrence的说法。劳伦斯说,电动汽车车主可以在餐厅吃饭或去听音乐会时要求向他们提供电力,而不是开车去充电站,“几乎就像电动汽车充电的UberEats一样”。移动充电站点本质上是巨大的便携式电池,可以作为扩展电动汽车续航里程的航点,即使没有连接到电网。

监管机构还可以弥补电动汽车充电中的一些坑洼。政府可以强制充电网络具有互操作性,这样用户就不必为每个充电站单独注册。

它们还可以使制造商坚持一套狭窄的插头标准。虽然特斯拉和CSS代表了两种主要类型的充电端口,但CCS更像是一套指导方针,而不是一个具有约束力的规则手册。(“这是超级松散的鹅,”根据索西诺夫的说法。

监管机构可以实施更严格的标准,使不同汽车和充电网络的收费更加一致。政府还可以制定明确的规则,规定如果汽车最终在充电站损坏或砖砌,谁应该承担责任。

这些是需要解决的重要问题,不仅出于安全原因,而且为了确保驾驶员对电动汽车和卡车保持信心。目标不是防止所有可能的问题,而是确保负面体验不会让车主永远远离电动汽车。

Wong说他来自一个电动汽车车主家庭,他的R1T卡车是他个人拥有的第二辆电动汽车。他在充电站的磨难根本没有劝阻他。

Tippit的Bolt是他的第一辆电动汽车。他越来越欣赏它的便利性和节省燃料。但是,把他的车砌成砖砌和总计让他对公共充电站更加怀疑。他用一辆二手的特斯拉Model 3取代了它,让他可以访问特斯拉的增压器网络。“到目前为止,一切顺利,”他说。

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