行业观点 | 提升纯电动汽车充电体验

内燃机经过一个多世纪持续演进，在效率、性能与可靠性方面已达到相当高的水平。因此，无论燃油品质或环境条件如何，驾驶者通常都能依赖内燃机车辆按预期表现运行。

相比之下，为电动汽车提供动力的锂离子电池仍属相对新兴的技术。尽管其发展迅速，但电池本身存在固有局限，例如能量密度低于汽油或柴油。因此，最大化每个电池单体中存储与利用的能量至关重要——这不仅取决于电芯设计，也取决于充电过程。与内燃机车辆加油不同，纯电动汽车（BEV）的充电体验会显著影响电池寿命与性能。

对于内燃机而言，环境温度是10°F（-12°C）还是90°F（32°C）几乎无关紧要，因为碳氢燃料流入油箱时不受温度影响；加油起始或结束时的油位也毫无影响。然而，快速充电可能对电池寿命产生显著影响，插电时的温度与荷电状态同样如此。

整车厂（OEM）及其电池供应商深知这一点，并将这些变量纳入电池设计、热管理系统及控制软件之中。这使他们有信心让电池——在美国法规要求下享有8年/10万英里（16.1万公里）质保，在加州则为10年/15万英里（24.15万公里）——满足客户需求，避免产生过高保修成本，并在质保期后仍能提供稳健的使用寿命。

大多数BEV电池管理系统依赖查表（lookup tables），导致充电过程呈阶梯状，未能达到电池的技术极限。这种保守策略旨在防止锂析出等有害过程，以免损害电池寿命与安全性。

快速充电时的大电流可能导致负极上锂沉积，从而降低储能容量、续航里程与电池寿命。该过程还会增加内阻，导致充电时间延长、车辆性能下降。

严重的锂析出会形成锂枝晶；若枝晶生长到足够大，可能刺穿隔膜，引发短路，进而导致电池内部过热甚至热失控。这一问题在固态电池中同样存在，因为枝晶也可能刺穿固态电解质——后者实际上发挥着与隔膜相同的功能。

基于查表的阶梯式充电曲线既不智能也不具备适应性，容易形成有害的反馈循环：控制策略未能考虑电池健康状态随时间下降的因素，从而加速衰减、缩短电池寿命。

一种替代方案是采用基于物理模型的充电软件，取代传统查表方式。该实时闭环模型能够精确估算电池的电化学状态，主动抑制锂析出等有害过程，并根据电池健康状态调整充电策略，从而控制衰减。

值得注意的是，传统充电在电池部分充电时（例如从30%或50%开始）会明显减速。然而，基于物理模型的充电无论起始荷电状态如何，都能保持更一致的充电速度——这一点很重要，因为实际使用中，客户并不总是在荷电状态降至10%（产品手册中通常引用的充电起始水平）时才插电。此外，在基于物理模型的充电中，系统在寒冷或炎热条件下也能可靠运行，而传统充电策略则受温度影响显著。

对消费者而言，基于物理模型的充电能提供更一致、更可靠的体验，并减少随时间推移的续航衰减——这对于说服持怀疑态度的电动汽车买家从熟悉的内燃机车辆转向至关重要。对整车厂而言，它可通过提升电池耐久性来降低保修成本。此外，随着新法规要求向消费者披露电池健康状态与寿命信息，它还可能提升电动汽车的二手车残值。

沃尔沃汽车已证明，该系统可将10%-80%充电时间缩短多达30%，且不影响能量密度或续航。性能提升不仅限于电池寿命初期，还能在整个电池寿命周期内维持比现有充电协议更快的充电速度。随着越来越多整车厂以“15分钟增加的续航里程”来宣传充电性能，这一指标变得尤为重要——毕竟，良好的充电体验意味着更多时间用于驾驶，更少时间用于插电等待。

电池是BEV中最昂贵的部件，因此在寿命结束前提取最大价值对于可持续性至关重要。BEV还必须提供无缝的充电体验、续航与耐久性，使消费者能够顺畅地从内燃机车辆过渡。

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