隨著新能源汽車的快速發展,市場的普及,越來越多的用戶在使用過程中,對新能源汽車的充電仍是一個頭疼的事情。
為解決充電焦慮,多家車企選擇高壓快充方式。保時捷Tycan是第一款800V快充車型,保時捷之后,比亞迪、東鳳嵐圖、吉利、小鵬等車企紛紛布局高壓快充賽道,小鵬G9成為首款800V高壓SiC車型。
快充功能正日漸成為新能源中高端車型的標配,快充技術也正成為動力電池制造商新一輪的競爭焦點。
高壓快充技術分析
目前市場有多種快充方案。充電時間由電壓和電流共同決定,對于充電樁而言:充電時間(h)=電池能量(kWh)/充電功率(kW)。因此,增大充電功率可以縮短充電時長,而充電功率由電壓和電流共同決定:功率(kW)=電壓(V)*電流(A)。所以想要縮短充電時間,有兩種方法:大電流、高電壓。
大電流模式:目前推廣程度低,特斯拉是代表。大電流充電過程中產生的熱量大幅增加,對汽車的散熱系統有更高的要求,且能量損失嚴重、轉化效率低,且需要使用更粗的線束。
高電壓模式:是車廠普遍采用的模式,除減少能耗、提高續航里程外,還有減少重量、節省空間等優點。
由于大電流快充方式的劣勢明顯,目前高電壓成為了快充主要趨勢。高電壓架構主要分為三類,純800V高壓快充成為主流。
800V高壓快充的關鍵技術
高功率充電基礎設施:800V系統的成功應用離不開高功率充電基礎設施的支持。據統計數據,全球范圍內已經建立了大量的800V高功率充電站,有效滿足了用戶的充電需求。這些充電站能夠提供高達350 kW的充電功率,使得用戶能夠在短時間內完成充電,節省了大量的時間和充電成本。
SiC的應用:構建800V超充平臺的靈魂就是材料的革新,基于碳化硅的新型控制器,便引領著這一輪高壓技術的革命。SiC(碳化硅)是一種由Si(硅)和C(碳)構成的化合物半導體材料。Si材料中,為了改善伴隨高耐壓化而引起的導通電阻增大的問題,主要采用如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor : 絕緣柵極雙極型晶體管)等少數載流子器件(雙極型器件);但是卻存在開關損耗大 的問題,其結果是由此產生的發熱會限制IGBT的高頻驅動。SiC(碳化硅)材料卻能夠以高頻器件結構的多數載流子器件(肖特基勢壘二極管和MOSFET)去實現高耐壓,從而同時實現 "高耐壓"、"低導通電阻"、"高頻" 這三個特性。另外,帶隙較寬,是Si的3倍,因此SiC(碳化硅)功率器件即使在高溫下也可以穩定工作。
先進的電池技術:800V高壓快充電池系統采用了先進的鋰離子電池技術,具有更高的能量密度和更快的充電速度。相比傳統400V系統,800V系統的充電速度可提升50%以上,讓用戶能夠更快地完成充電并繼續行駛。此外,根據行業數據,800V系統能夠在短短15分鐘內充電至80%以上的電量,為用戶節省寶貴的時間。
智能電池管理系統(BMS):800V系統配備了先進的BMS,通過實時監測電池的狀態和溫度,確保充電和使用過程的安全性和穩定性。BMS利用復雜的算法,實現對電池的精確控制,避免過度充電和過熱現象的發生。根據數據研究,800V系統能夠提高電池壽命,延長使用時間,進一步提升用戶的體驗和滿意度。
高效熱管理系統:800V系統采用了先進的熱管理技術,如液冷和主動溫度控制,以有效控制電池的溫度。據實驗數據顯示,800V系統相較于傳統400V系統,能夠將電池溫度降低10°C以上,極大地減少了過熱風險。這不僅提升了電池的安全性,還增加了電池的壽命和穩定性。
800V高壓快充技術的爭議
然而,800V高壓充電技術在實際應用中也存在一些爭議和挑戰。首先是安全性問題。由于高壓充電技術需要使用更高的電壓,如何保證充電過程中的安全性成為了一個必須解決的問題。其次是成本問題。目前,800V高壓充電技術的成本相較于傳統的低壓充電技術仍然較高,這也限制了其在市場上的普及。最后是電網容量問題。使用高壓充電技術需要更大的充電功率,并且需要與電網充分配合,但是目前電網容量普遍不足,在高峰期充電需求過大時可能會導致電網負荷過大,對電網造成不利影響。
800V高壓快充技術面臨的難題
除了上述爭議和挑戰,800V高壓充電技術還面臨一些難題。首先是電網容量不足的問題。目前,電網基礎設施的建設仍不完善,如何提升電網容量,滿足高壓充電技術的需求仍然是一個困擾行業的難題。其次是配電網設施不完善的問題。雖然高壓充電技術在提高充電功率方面具有優勢,但現有的配電網設施并未完全適應其要求,需要進行改進和升級。此外,由于高壓充電技術需要電網進行優化控制,但是目前電網優化控制的技術還不夠成熟,如何實現有效的控制也是一個需要解決的難題。
總結
總的來說,800V的潛力很大,高效補能也必定是未來的大方向,但需要企業去大量投入。也需要相關產業鏈積極升級,分析完所面臨的問題后就需要繼續開干了。
在我國,特高壓輸送技術的展望空間非常大,將來勢必會應用到汽車補能領域,和高壓充電進行配合。電力容量問題就需要盡快解決,不然面對一個不斷壯大的汽車用電市場,基建設施跟不上,也會減緩電動車市場的擴張腳步。
目前,眾多自主品牌對于800V等一系列新技術的研究,一定會不斷豐富我們的技術積累,相信從2023開始,會突破一個又一個新能源時代的補能難題。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:800V高壓快充的關鍵技術解析
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