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800V高压快充的关键技术解析

发布日期:2023-08-31 浏览次数:458

【快充】“里程焦虑”凸显高压快充新需求!图源:网络


随着新能源汽车的快速发展,市场的普及,越来越多的用户在使用过程中,对新能源汽车的充电仍是一个头疼的事情。


为解决充电焦虑,多家车企选择高压快充方式。保时捷Tycan是第一款800V快充车型,保时捷之后,比亚迪、东凤岚图、吉利、小鹏等车企纷纷布局高压快充赛道,小鹏G9成为首款800V高压SiC车型。


快充功能正日渐成为新能源中高端车型的标配,快充技术也正成为动力电池制造商新一轮的竞争焦点。

高压快充技术分析

目前市场有多种快充方案。充电时间由电压和电流共同决定,对于充电桩而言:充电时间(h)=电池能量(kWh)/充电功率(kW)。因此,增大充电功率可以缩短充电时长,而充电功率由电压和电流共同决定:功率(kW)=电压(V)*电流(A)。所以想要缩短充电时间,有两种方法:大电流、高电压。


大电流模式:目前推广程度低,特斯拉是代表。大电流充电过程中产生的热量大幅增加,对汽车的散热系统有更高的要求,且能量损失严重、转化效率低,且需要使用更粗的线束。


高电压模式:是车厂普遍采用的模式,除减少能耗、提高续航里程外,还有减少重量、节省空间等优点。


由于大电流快充方式的劣势明显,目前高电压成为了快充主要趋势。高电压架构主要分为三类,纯800V高压快充成为主流。

图源:充电桩视界

800V高压快充的关键技术

高功率充电基础设施:800V系统的成功应用离不开高功率充电基础设施的支持。据统计数据,全球范围内已经建立了大量的800V高功率充电站,有效满足了用户的充电需求。这些充电站能够提供高达350 kW的充电功率,使得用户能够在短时间内完成充电,节省了大量的时间和充电成本。


SiC的应用:构建800V超充平台的灵魂就是材料的革新,基于碳化硅的新型控制器,便引领着这一轮高压技术的革命。SiC(碳化硅)是一种由Si(硅)和C(碳)构成的化合物半导体材料。Si材料中,为了改善伴随高耐压化而引起的导通电阻增大的问题,主要采用如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor : 绝缘栅极双极型晶体管)等少数载流子器件(双极型器件);但是却存在开关损耗大 的问题,其结果是由此产生的发热会限制IGBT的高频驱动。SiC(碳化硅)材料却能够以高频器件结构的多数载流子器件(肖特基势垒二极管和MOSFET)去实现高耐压,从而同时实现 "高耐压"、"低导通电阻"、"高频" 这三个特性。另外,带隙较宽,是Si的3倍,因此SiC(碳化硅)功率器件即使在高温下也可以稳定工作。


先进的电池技术:800V高压快充电池系统采用了先进的锂离子电池技术,具有更高的能量密度和更快的充电速度。相比传统400V系统,800V系统的充电速度可提升50%以上,让用户能够更快地完成充电并继续行驶。此外,根据行业数据,800V系统能够在短短15分钟内充电至80%以上的电量,为用户节省宝贵的时间。


智能电池管理系统(BMS):800V系统配备了先进的BMS,通过实时监测电池的状态和温度,确保充电和使用过程的安全性和稳定性。BMS利用复杂的算法,实现对电池的精确控制,避免过度充电和过热现象的发生。根据数据研究,800V系统能够提高电池寿命,延长使用时间,进一步提升用户的体验和满意度。


高效热管理系统:800V系统采用了先进的热管理技术,如液冷和主动温度控制,以有效控制电池的温度。据实验数据显示,800V系统相较于传统400V系统,能够将电池温度降低10°C以上,极大地减少了过热风险。这不仅提升了电池的安全性,还增加了电池的寿命和稳定性。

800V高压快充技术的争议

然而,800V高压充电技术在实际应用中也存在一些争议和挑战。首先是安全性问题。由于高压充电技术需要使用更高的电压,如何保证充电过程中的安全性成为了一个必须解决的问题。其次是成本问题。目前,800V高压充电技术的成本相较于传统的低压充电技术仍然较高,这也限制了其在市场上的普及。最后是电网容量问题。使用高压充电技术需要更大的充电功率,并且需要与电网充分配合,但是目前电网容量普遍不足,在高峰期充电需求过大时可能会导致电网负荷过大,对电网造成不利影响。


800V高压快充技术面临的难题


除了上述争议和挑战,800V高压充电技术还面临一些难题。首先是电网容量不足的问题。目前,电网基础设施的建设仍不完善,如何提升电网容量,满足高压充电技术的需求仍然是一个困扰行业的难题。其次是配电网设施不完善的问题。虽然高压充电技术在提高充电功率方面具有优势,但现有的配电网设施并未完全适应其要求,需要进行改进和升级。此外,由于高压充电技术需要电网进行优化控制,但是目前电网优化控制的技术还不够成熟,如何实现有效的控制也是一个需要解决的难题。

总结

总的来说,800V的潜力很大,高效补能也必定是未来的大方向,但需要企业去大量投入。也需要相关产业链积极升级,分析完所面临的问题后就需要继续开干了。


在我国,特高压输送技术的展望空间非常大,将来势必会应用到汽车补能领域,和高压充电进行配合。电力容量问题就需要尽快解决,不然面对一个不断壮大的汽车用电市场,基建设施跟不上,也会减缓电动车市场的扩张脚步。



目前,众多自主品牌对于800V等一系列新技术的研究,一定会不断丰富我们的技术积累,相信从2023开始,会突破一个又一个新能源时代的补能难题。

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