14家车企布局，解读技术背后三大关键点
日期：2022-10-12 15:19:18 / 人气：203
困扰电动车主的补能成绩将要被处理了！关于需求长途出行的电动汽车车主来说，补能成绩不断是一个痛，和燃油车的疾速补能不同，电动汽车的补能动辄需求一个小时左右。而往年以来，各个新动力车企都开端推出超级快充来处理这个成绩。就在上个月，小鹏汽车推出了旗舰车型小鹏G9，官方表示配上公用的快充桩，车辆只需求5分钟就能补充200公里续航。以小鹏G9 570公里的续航来看，15分钟就可以充溢电。这个充电速度有多夸大呢，这里举一个复杂的例子，iQOO 10 Pro可以在10分钟内充溢，是目前充电最快的手机，而在安兔兔给出的手机冲电速度榜单中，前五名手机可以在15分钟左右充溢。也就是说，小鹏G9的充电速度及时在手机榜单中也可以排到前五名。而小鹏G9的电池容量爲98kWh，大局部手机的电池容量缺乏5000mAh，其充电速度可见一斑。与小鹏同处广州的广汽埃安也表示其AION V Plus可以在5分钟内补充112公里续航，将来将会在5分钟内补充207公里续航。现实上，除了小鹏、埃安，还有多个车企都在努力于超级充电。比亚迪曾表示，其e平台3.0可以完成5分钟补充150公里续航；极狐汽车也表示其最新推出的阿尔法S也可以在10分钟补充200公里续航。此外，特斯拉、蔚来、岚图等车企都在布局超级快充。▲车企布局超级快充状况表从各家车企官方的数据来看，新一代车型根本上可以在20分钟左右充电至80%以上，而小鹏G9简直在15分钟左右就可以充溢电。这一数据虽然仍比油车要慢一些，但与目前的充电速度相比曾经做了很大的提升，可以大大缓解用户的续航焦虑，也可以让电动汽车在更多场景下运用。此前很多专家学者都以为，补能困难是影响一局部消费者选择电动汽车的关键，而随着这一成绩逐渐被处理，之后或许将会有更多的消费者选择电动汽车。那麼超级快充究竟是怎样一回事儿？面前的技术关键点在哪里？又有哪些车企和电池公司在推进超级快充技术呢？一、小鹏埃安打响超充之战 少数车企曾经参战上个月小鹏汽车推出了最新的旗舰车型G9，补能速度快成爲了该车重要的卖点之一。依据官方的数据显示，小鹏G9可以在5分钟内补充200公里续航。以570公里续航版本车型爲例，小鹏G9在15分钟内就可以充溢电，而此前小鹏P7在快充形式下则需求30分钟才可以充电至80%，比照来看，G9的充电速度提升了一倍以上。而凭仗这一功能，小鹏G9也喊出了全球充电最快量产车的口号。▲小鹏G9不过，并非只要小鹏汽车开端在充电速度上发力了，海外外多个车企都在积极地推进电动车充电速度的提升。特斯拉无疑是最早布局的车企之一，目前其峰值充电功率可以接近250kW。在特斯拉之外，保时捷也是在超级充电方面发力比拟早的车企，保时捷首款纯电动车型Taycan上第一个采用了800V架构，充电功率可以到达250kW，事先其充电功率甚至压过了特斯拉。据官方引见，它的充电功率还可以提升至320kW。▲保时捷Taycan国际车企关于超级充电的竞争则愈加剧烈。广汽埃安最新推出AION V Plus车型可以在5分钟内补能至112公里，后续将会进一步提升到207公里，从数据下去看曾经隐隐可以和小鹏G9掰伎俩了。极狐也曾表示其阿尔法S可以在10分钟补能200公里。此外，局部车企虽然还没有拿出详细的商品，但也都曾展现了本人在充电方面的目的。比亚迪e平台3.0上推出的一款概念车型ecean-X可以完成充电5分钟续航150公里。这阐明，比亚迪e平台3.0上消费的后续车型能够也将会具有十分强的快充才能。极氪汽车采用了800V架构，支持实际360kW超级充电；岚图汽车表示在800V架构和360kW超充桩的加持下，可完成充电10分钟续航400公里。▲岚图FREE此外，长城汽车、极星、理想等车企也都在布局超级快充。虽然目前各家车企的停顿并不相反，但无一例外地都将超级充电作爲了下一阶段的重点方面，并且还曾经找到了可行的技术方案。那麼，超级充电终究是怎样完成的呢？二、800V架构是备选 碳化硅元器件是中心提升车辆的充电速度其实是一件零碎性的工程，对车辆的电池、电机、电控等各个方面都有一定的要求，甚至关于充电桩等也有特殊的要求。上面我们来逐一剖析。首先来看，想要提升车辆的充电速度无非就是提升充电功率，而这次要有两个方法：一是提升充电电压，而是加大充电电流。目前大少数电动汽车的牵引逆变器都运用了600V的IGBT模块，电池组的电压则限制在400V左右。在这一根底上，假如加大电流就会使车辆的电缆直径添加，招致电缆轻巧，同时电流的提升招致零碎功率的损耗也会添加，甚至发热也会愈加严重。而假如参加电压，可以使得同一根电缆的充电功率提升一倍以上，因而添加电压成爲了目前超级快充最爲便捷的办法，800V架构也因而应运而生。车辆晋级到800V架构的关键则在于高压元器件的改动，详细来说就是在主驱逆变器、车载充电零碎（OBC）、电源转换零碎（车载DC/DC)和非车载充电桩等方面用上碳化硅元器件。▲400V架构和800V架构比照（图源网络）现阶段大局部车型上在主驱逆变器、车载充电零碎（OBC）、电源转换零碎（车载DC/DC)等元器件上采用的都是基于硅基IGBT功率模块。在目前的400V架构下，硅基IGBT功率模块的最大承压爲650V，假如车辆的电气架构提升到800V，思索到开关电压过载的状况，需求功率半导体最大可以承遭到1200V的电压，但在高电压下，硅基IGBT功率模块的损耗急剧上升，会招致车辆本钱提升但能效下降的为难成绩。而碳化硅SiC由于本身高耐压性、低损耗、高功率密度、高热导率等劣势，十分契合800V架构的需求。因而，在800V架构中，需求采用碳化硅SiC元器件来停止替代。▲碳化硅晶圆碳化硅SiC元器件除了可以在车辆中使用，在车载充电器、充电桩等方面都适用，可以完成高功率且优化本钱的优点。但这方面的技术不断掌握在海内公司的手中，IGBT方面，第七代IGBT之后的技术次要被英飞凌 、ABB、三菱、富士电机等公司掌握，而英飞凌更是其中的佼佼者，简直垄断了电动汽车范畴的中高端IGBT市场。而国际在这方面的开展间隔国际抢先程度还有很大差距。IGBT商品早在上世纪就呈现了，第一代工艺复杂且本钱高，很快就被第二代商品所替代了，但这一代商品假如需求更高的电压阻断才能时，其损耗与温度也将会分明提升。到了第三代商品则优化了这些缺陷，目前在高压范畴仍然占据主导位置。现阶段，最普遍运用的IGBT芯片是第四代商品，进一步降低了开关损耗，同时开关软度更高，提升打工结温，第六代商品时第四代商品的优化，进一步降低了损耗；第五代商品则采用了铜替代了铝金属，可以允许更高的打工结平和电流，同时厚度也有减小。2018年，IGBT芯片进入到了第七代，打工结温更高，运用也愈加普遍。国际的IGBT消费技术目前才到达了第四代和第五代，和国际顶尖技术依然存在一定的差距。而技术要求度更高的碳化硅SiC元器件也是优先从美国、欧洲、日本等国度开端普及，国际的碳化硅SiC商品无论在技术成熟度上还是市场规模上，都还比拟少。国际车用SiC功率器件供给商次要有三安光电、斯达半导、闻泰科技、根本半导体等公司，但全体上占比还十分少。虽然目前国际车企都在积极布局800V架构超级快充体系，但在中心原资料方面还次要依赖国外推销，这方面产业链的国产化替代也十分必要。▲蔚来碳化硅电驱零碎在采用了800V架构后，车辆的电机也需求相应地做一些改动。在电机的打工进程中，由于电磁感应原理，电机轴两端会构成感应电压，即轴电压。随着打工电压的增高，轴电压也可以能会增高，能够会击穿油膜构成回路呈现轴电流，最终招致轴承腐蚀。因而在采用800V架构后，电机的轴承防腐需求进一步提升。此外，电机外部的绝缘和EMC防护等级也要相应提升。三、动力电池也需优化 4C倍率才干搞超快充下面聊到了爲完成充电速度的提升，我们需求对电机和电控停止一定的调整，而爲了完成超级快充，关于充电进程中最重要的载体——电池，也需求停止一定的调整。电池的快充次要看电池的充放电倍率，影响充电倍率次要有三个缘由：电极资料、充电桩充电功率和动力电池温度。关于电池公司来说，充电桩充电功率是客观要素，电极资料和温度控制则是电池厂可以做出改动的中央。目前车企的超充充电功率都可以到达350kW，以旗舰车型都采用的100kWh电池爲例，大约需求17分钟可以充溢，这就需求动力电池具有4C充电才能（指电池在15分钟内充溢，3C充电指20分钟内充溢，2C与1C顺次类推，辨别在30分钟和1个小时内充溢）。那麼，目前市面上具有疾速充电的车型搭载的电池都具有怎样的充电才能呢？以市面上量产的充电速度最快的车型小鹏G9，其98kWh的动力电池来自中创新航，依照小鹏G9最大480kW的充电功率，只需求12分钟就能充溢电，这意味着中创新航提供的动力电池也具有4C以上的充电才能。特斯拉Model 3规范续航版本的电池容量爲60kWh，假如以250kW的峰值充电功率来算，电池也可以在15分钟内充溢，也到达了4C的充电才能。由此来看，具有4C充电才能的电池曾经成爲必需了。而最近两年来，曾经有多家动力电池公司宣布了将会推出具有4C充电才能的动力电池，其大多也是从电极资料和温度控制两个角度来动身的。电极资料方面做出改动的次要是蜂巢动力、欣旺达、孚能科技等。蜂巢动力发布的蜂速快充电池对正极资料、负极资料，甚至电解液方面都做出了改动。在正极资料方面采用了柔性包覆技术，基于大数据剖析及仿真计算，挑选适配高镍资料体积变化大的柔性包覆资料，抑制循环颗粒粉化，产气降低20％以上。▲蜂巢动力商品阵营负极资料采用了液相包覆技术等，在石墨外表包覆无定形碳，降低阻抗，提升锂离子的通道，使其阻抗降低20%。而电解液则添加了含硫添加剂/锂盐添加剂等低阻抗添加剂体系，降低正负极界面成膜阻抗。经过这些资料的调整，提升了电池的充电速度。官方数据显示，该电池充电10分钟后，可以行驶400公里。欣旺达则采用了高电压低钴Ni60正极体系，并采用复合包覆和R元素掺杂技术方案，改善了正极资料的商品功能，使得电池具有了高能量密度和快充功能。其消费的动力电池也具有充电10分钟续航400公里的表现。孚能科技采用了全极耳、多极耳大软包动力电芯，使得充放电倍率掩盖了2.4C到5C。▲孚能科技电芯商品宁德时代次要对动力电池的构造和散热零碎做了大幅度的调整，其麒麟电池将电池包中的横纵梁、水冷板和隔热垫集成成了多功用的弹性夹层，将支撑、冷却、隔热、缓冲功用四合一。同时，宁德时代还对冷却零碎做了全新的排布设计，水冷零碎位于电芯与电芯之间，紧贴电芯大面，从而使换热面积扩展4倍，电芯控温工夫延长至原来的一半。▲宁德时代麒麟电池大幅提升充电速度欣旺达也导入了全新的3D液冷技术，全系商品无热分散；孚能科技则采用了卧式电芯布置方案，另外经过液冷板和导热片的复合运用，可以使电池零碎的散热效率提升4倍。此外，在高温功能方面，这些电池也都做了一定的提升。正是这些方面的改动，让上述动力电池都具有了超级快充的才能。四、超充桩必不可少 多家车企积极布局正如上局部所述，充电桩充电功率也会影响到车辆最终的充电效果，所以建立超级充电桩也必不可少。想要提升充电桩的功率就必需运用更多的充电模块，以350kW的充电桩来说，需求24个15kW充电模块并联或许12个30kW充电模块并联。添加充电模块意味着模块间的均流和控制就会变得复杂，充电桩的集成度也会愈加复杂，相应的本钱也会提升。以充电桩外部都采用30kW的充电模块来算，地下数据显示，30kW充模块的单个本钱爲2000元，12个就需求2.4万元，而250kW充电桩只需求9个，本钱爲1.8万，150kW充电桩只需5个，本钱爲1万元，而目前最多的直流充电桩的充电功率在50kW以下，其充电模块本钱缺乏4000元。仅充电模块上就能有2万块钱的差价。而爲了完成超级快充，充电桩外部的一些电子元器件也需求采用碳化硅SiC技术，而同等尺寸下碳化硅的价钱则是IGBT的3～4倍，这方面的本钱提升也不可无视。其次，超级充电桩关于电网的冲击也不可无视。以350kW的充电桩爲例，假定一个充电站有6个充电桩，那麼全部运转时所需求的电压就爲2100kW，而如今少数直流桩功率仅有50kW左右，也以6个桩计算，所需求的电压爲300kW，两者相比相差十分大，这将会对配电网络形成一定的压力。不过，这点可以经过建立储能站来缓解，局部车企如小鹏等在其快充站内都建立的有储能站。但虽然存在一定的难度，目前也仍有局部车企开端积极布局超充桩了。特斯拉是最早布局超级充电的车企，目前曾经推出了三代超级充电桩，第一代充电桩的功率爲90kW，到第二代充电桩时，充电速度曾经提升到了120kW，目前正在片面推行的第三代充电桩峰值功率到达250kW。▲特斯拉V3超充站据外媒报道，特斯拉正在布局第四代超级充电桩，峰值功率无望到达350kW。小鹏汽车也在最近发布了S4超充桩。官方引见，单桩最大功率可达480kW，最大电流到达670A，峰值充电功率400kW，远超越特斯拉V3和保时捷Turbo充电桩。在发布会上，小鹏汽车间接放出了充电的视频来证明其充电速度。仅在5分钟内，小鹏G9就添加了210公里的续航。小鹏汽车方面曾经从往年第三季度开端了S4超充站的建立，由于其商品和G9的契合度十分高，所以首批站点将会在小鹏G9订单前十名的城市建立，估计往年内将会完成10个城市，100个站点的建立。▲小鹏S4超快充桩此外，蔚来、理想、广汽埃安、极狐等公司都在积极布局超级充电桩。不过，目前第三方充电桩供给商关于超级充电桩的布局并不算积极。万城万充副总经理梁翔飞以为，车企建立超级充电站是爲了婚配超级快充车型，可以更好地提升车主的运用体验。但关于运营商而言，在相关车型没有少量普及的状况下，独自投资树立超级充电站，投入和支出很难构成反比，因而建立志愿比拟小。但从当下的趋向来看，超级快充和换电都是电动车补能体系中重要的一环，因而也将会是将来车企和运营商重点的开展方向。这一方面也势必会呈现政策一致的规范，规模将会进一步增大。结语：超充正在成爲标配随着电动汽车在国际的疾速普及，消费者关于电动汽车的承受水平正在不时提升。但目前关于消费者来说，续航焦虑曾经转化成爲补能焦虑。爲了应对这些成绩，车企和电池公司正在多方布局，一局部车企选择了换电的形式以节省补能工夫，而另一局部车企则选择了树立超级快充体系来延长充电工夫。相比于换电的高本钱投入和各个玩家的各自爲战，超充在本钱和推行上则显得愈加方便，因而目前少数车企都在这方面发力。随着入局车企的数量不时添加，超级快充也无望在将来成爲标配。作者：杏耀注册登录测速平台
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