作者 / 阿宝,出品 / 阿宝1990
上次咱们提到了800V的超充的市场和车厂布局,本次内容重点讲解800V超充的架构。
汽车800V超充技术(一)—市场&车厂布局
一、大功率充电可通过高电压或大电流实现,通过高电压实现快充更为主流
前面第1篇文章提到,充电和续航是核心痛点;其中充电时间=电池容量/充电功率。 电动汽车的充电时间主要取决于车辆的电池容量与充电桩的充电功率。电池容量越大,续航能力越强, 提高电动车的电池容量是趋势之一。在同一充电功率下,需要的充电时间就越长。而充电功率越大,充电速度越快,需要的充电时间就越短。因此, 大功率快充是解决补能焦虑的最重要方式之一。
充电功率=系统电压×充电电流,充电功率由系统电压和充电电流共同决定。因此, 实现大功率快充有两条技术路线:一是大电流快充技术,二是高压快充技术。但大电流快充方式的劣势明显, 目前高电压成为了快充主要势。
大电流快充技术
目前推广程度低。需要升级电芯的材料体系和结构,以提高单体电芯的最大充电电流,需要使用更粗的线束,由此带来充电部件体积、重量的增加,影响用户操作的便利性。同时,大电流充电过程中产生的热量大幅增加,带来更大的散热问题,容易产生安全隐患,对热管理要求更高,技术难度较大。且能量损失严重、转化效率低。此外,大电流模式仅在 10%-30%SOC 进行最大功率充电,其他区间的充电功率有明显下降。该路径的应用以特斯拉Model 3 为代表。
高压快充技术
是目前车企实现快充的主流选择。在高电压系统下,电动车的电驱系统效率会提升,从而增加续航里程。高电压模式相较于大电流模式,具有高效充电 SOC 区间更大、充电功率峰值更高、技术难度相对较小、成本相对可控等优势。该路径的应用以德系车企和国内自主品牌为代表,电压平台从 400V 提升至 800V。
二、充电功率≥300kW 可称为超级快充, 高电压是面向未来的高上限技术路径
根据现有市场技术水平特征,超级快充最高充电功率需要大于等于 300kW,即充电桩的最高功率和智能电动汽车的充电峰值功率都要达到 300kW+的水准。
在超级快充的标准下,高电压技术路径通过整车 800V 架构升级而实现,充电电压不低于 750V,且电流不低于 400A;该技术路径是面向未来的、颠覆式的,优点是发展上限高,充电和用电损耗都较低,且重量轻、体积小,潜在玩家众多;缺点是硬件成本高、产业尚未成熟。
高电流技术路径通过热管理和电池管理系统的升级达成超级快充,充电电压不低于 375V,且电流不低于 800A;该技术路径是面向当下的、渐进式的,优点是技术成熟,无需车端硬件改造且适用已售产品;缺点是充电损耗高,技术发展上限有限,玩家较少。
三、800V主流架构方案
汽车实现高压快充的方案按照电池和电压系统可以简单分为三类,分别为 800V 的动力电池和800V 高压系统、800V 动力电池和 400V 高压系统、 400V 动力电池和 400V 高压系统。考虑升压方式等因素,则可细分为五种方案,从目前综合方案推广难度和改造成本来看,方案一(全系 800V 充电系统兼容 400V 快充)较好,有望成为主流方案。
方案一:车载部件全系 800V,电驱升压兼容 400V 直流桩方案。其典型特征是:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;通过电驱动系统升压,兼容 400V 直流充电桩。
方案二:车载部件全系 800V,新增 DCDC 兼容 400V 直流桩方案。其典型特征是:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;通过新增 400V-800V DCDC 升压,兼容 400V 直流充电桩。
方案三: 车载部件全系 800V,动力电池灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 直流桩方案。其典型特征是:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;2 个 400V 动力电池串并联,通过继电器切换灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 直流充电桩。
方案四: 仅直流快充相关部件为 800V,其余部件维持 400V,新增 DCDC 部件进行电压转换器方案。其典型特征是:仅直流快充和动力电池为 800V;交流慢充、电驱动、高压部件均为 400V;新增 400V-800V DCDC,实现 400V 部件与 800V 动力电池之间的电压转换,兼容 400V 直流充电桩。
方案五:仅直流快充相关部件为 800V,其余部件维持 400V,动力电池灵活输出 400V 和 800V 方案。其典型特征是:仅直流快充为 800V;交流慢充、电驱动、负载均为 400V;2 个 400V 动力电池串并联,通过继电器切换灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 和 800V 直流充电桩。
常见 800V 高压系统架构综合比较图如下所示: