14家車企布局，解讀技術(shù)背后三大關(guān)鍵點
日期：2022-10-12 15:19:18 / 人氣：339
困擾電動車主的補能成績將要被處理了！關(guān)于需求長途出行的電動汽車車主來說，補能成績不斷是一個痛，和燃油車的疾速補能不同，電動汽車的補能動輒需求一個小時左右。而往年以來，各個新動力車企都開端推出超級快充來處理這個成績。就在上個月，小鵬汽車推出了旗艦車型小鵬G9，官方表示配上公用的快充樁，車輛只需求5分鐘就能補充200公里續(xù)航。以小鵬G9 570公里的續(xù)航來看，15分鐘就可以充溢電。這個充電速度有多夸大呢，這里舉一個復(fù)雜的例子，iQOO 10 Pro可以在10分鐘內(nèi)充溢，是目前充電最快的手機，而在安兔兔給出的手機沖電速度榜單中，前五名手機可以在15分鐘左右充溢。也就是說，小鵬G9的充電速度及時在手機榜單中也可以排到前五名。而小鵬G9的電池容量爲98kWh，大局部手機的電池容量缺乏5000mAh，其充電速度可見一斑。與小鵬同處廣州的廣汽埃安也表示其AION V Plus可以在5分鐘內(nèi)補充112公里續(xù)航，將來將會在5分鐘內(nèi)補充207公里續(xù)航。現(xiàn)實上，除了小鵬、埃安，還有多個車企都在努力于超級充電。比亞迪曾表示，其e平臺3.0可以完成5分鐘補充150公里續(xù)航；極狐汽車也表示其最新推出的阿爾法S也可以在10分鐘補充200公里續(xù)航。此外，特斯拉、蔚來、嵐圖等車企都在布局超級快充。▲車企布局超級快充狀況表從各家車企官方的數(shù)據(jù)來看，新一代車型根本上可以在20分鐘左右充電至80%以上，而小鵬G9簡直在15分鐘左右就可以充溢電。這一數(shù)據(jù)雖然仍比油車要慢一些，但與目前的充電速度相比曾經(jīng)做了很大的提升，可以大大緩解用戶的續(xù)航焦慮，也可以讓電動汽車在更多場景下運用。此前很多專家學(xué)者都以為，補能困難是影響一局部消費者選擇電動汽車的關(guān)鍵，而隨著這一成績逐漸被處理，之后或許將會有更多的消費者選擇電動汽車。那麼超級快充究竟是怎樣一回事兒？面前的技術(shù)關(guān)鍵點在哪里？又有哪些車企和電池公司在推進超級快充技術(shù)呢？一、小鵬埃安打響超充之戰(zhàn) 少數(shù)車企曾經(jīng)參戰(zhàn)上個月小鵬汽車推出了最新的旗艦車型G9，補能速度快成爲了該車重要的賣點之一。依據(jù)官方的數(shù)據(jù)顯示，小鵬G9可以在5分鐘內(nèi)補充200公里續(xù)航。以570公里續(xù)航版本車型爲例，小鵬G9在15分鐘內(nèi)就可以充溢電，而此前小鵬P7在快充形式下則需求30分鐘才可以充電至80%，比照來看，G9的充電速度提升了一倍以上。而憑仗這一功能，小鵬G9也喊出了全球充電最快量產(chǎn)車的口號。▲小鵬G9不過，并非只要小鵬汽車開端在充電速度上發(fā)力了，海外外多個車企都在積極地推進電動車充電速度的提升。特斯拉無疑是最早布局的車企之一，目前其峰值充電功率可以接近250kW。在特斯拉之外，保時捷也是在超級充電方面發(fā)力比擬早的車企，保時捷首款純電動車型Taycan上第一個采用了800V架構(gòu)，充電功率可以到達250kW，事先其充電功率甚至壓過了特斯拉。據(jù)官方引見，它的充電功率還可以提升至320kW。▲保時捷Taycan國際車企關(guān)于超級充電的競爭則愈加劇烈。廣汽埃安最新推出AION V Plus車型可以在5分鐘內(nèi)補能至112公里，后續(xù)將會進一步提升到207公里，從數(shù)據(jù)下去看曾經(jīng)隱隱可以和小鵬G9掰伎倆了。極狐也曾表示其阿爾法S可以在10分鐘補能200公里。此外，局部車企雖然還沒有拿出詳細的商品，但也都曾展現(xiàn)了本人在充電方面的目的。比亞迪e平臺3.0上推出的一款概念車型ecean-X可以完成充電5分鐘續(xù)航150公里。這闡明，比亞迪e平臺3.0上消費的后續(xù)車型能夠也將會具有十分強的快充才能。極氪汽車采用了800V架構(gòu)，支持實際360kW超級充電；嵐圖汽車表示在800V架構(gòu)和360kW超充樁的加持下，可完成充電10分鐘續(xù)航400公里。▲嵐圖FREE此外，長城汽車、極星、理想等車企也都在布局超級快充。雖然目前各家車企的停頓并不相反，但無一例外地都將超級充電作爲了下一階段的重點方面，并且還曾經(jīng)找到了可行的技術(shù)方案。那麼，超級充電終究是怎樣完成的呢？二、800V架構(gòu)是備選 碳化硅元器件是中心提升車輛的充電速度其實是一件零碎性的工程，對車輛的電池、電機、電控等各個方面都有一定的要求，甚至關(guān)于充電樁等也有特殊的要求。上面我們來逐一剖析。首先來看，想要提升車輛的充電速度無非就是提升充電功率，而這次要有兩個方法：一是提升充電電壓，而是加大充電電流。目前大少數(shù)電動汽車的牽引逆變器都運用了600V的IGBT模塊，電池組的電壓則限制在400V左右。在這一根底上，假如加大電流就會使車輛的電纜直徑添加，招致電纜輕巧，同時電流的提升招致零碎功率的損耗也會添加，甚至發(fā)熱也會愈加嚴重。而假如參加電壓，可以使得同一根電纜的充電功率提升一倍以上，因而添加電壓成爲了目前超級快充最爲便捷的辦法，800V架構(gòu)也因而應(yīng)運而生。車輛晉級到800V架構(gòu)的關(guān)鍵則在于高壓元器件的改動，詳細來說就是在主驅(qū)逆變器、車載充電零碎（OBC）、電源轉(zhuǎn)換零碎（車載DC/DC)和非車載充電樁等方面用上碳化硅元器件。▲400V架構(gòu)和800V架構(gòu)比照（圖源網(wǎng)絡(luò)）現(xiàn)階段大局部車型上在主驅(qū)逆變器、車載充電零碎（OBC）、電源轉(zhuǎn)換零碎（車載DC/DC)等元器件上采用的都是基于硅基IGBT功率模塊。在目前的400V架構(gòu)下，硅基IGBT功率模塊的最大承壓爲650V，假如車輛的電氣架構(gòu)提升到800V，思索到開關(guān)電壓過載的狀況，需求功率半導(dǎo)體最大可以承遭到1200V的電壓，但在高電壓下，硅基IGBT功率模塊的損耗急劇上升，會招致車輛本錢提升但能效下降的為難成績。而碳化硅SiC由于本身高耐壓性、低損耗、高功率密度、高熱導(dǎo)率等劣勢，十分契合800V架構(gòu)的需求。因而，在800V架構(gòu)中，需求采用碳化硅SiC元器件來停止替代。▲碳化硅晶圓碳化硅SiC元器件除了可以在車輛中使用，在車載充電器、充電樁等方面都適用，可以完成高功率且優(yōu)化本錢的優(yōu)點。但這方面的技術(shù)不斷掌握在海內(nèi)公司的手中，IGBT方面，第七代IGBT之后的技術(shù)次要被英飛凌 、ABB、三菱、富士電機等公司掌握，而英飛凌更是其中的佼佼者，簡直壟斷了電動汽車范疇的中高端IGBT市場。而國際在這方面的開展間隔國際搶先程度還有很大差距。IGBT商品早在上世紀就呈現(xiàn)了，第一代工藝復(fù)雜且本錢高，很快就被第二代商品所替代了，但這一代商品假如需求更高的電壓阻斷才能時，其損耗與溫度也將會分明提升。到了第三代商品則優(yōu)化了這些缺陷，目前在高壓范疇仍然占據(jù)主導(dǎo)位置。現(xiàn)階段，最普遍運用的IGBT芯片是第四代商品，進一步降低了開關(guān)損耗，同時開關(guān)軟度更高，提升打工結(jié)溫，第六代商品時第四代商品的優(yōu)化，進一步降低了損耗；第五代商品則采用了銅替代了鋁金屬，可以允許更高的打工結(jié)平和電流，同時厚度也有減小。2018年，IGBT芯片進入到了第七代，打工結(jié)溫更高，運用也愈加普遍。國際的IGBT消費技術(shù)目前才到達了第四代和第五代，和國際頂尖技術(shù)依然存在一定的差距。而技術(shù)要求度更高的碳化硅SiC元器件也是優(yōu)先從美國、歐洲、日本等國度開端普及，國際的碳化硅SiC商品無論在技術(shù)成熟度上還是市場規(guī)模上，都還比擬少。國際車用SiC功率器件供給商次要有三安光電、斯達半導(dǎo)、聞泰科技、根本半導(dǎo)體等公司，但全體上占比還十分少。雖然目前國際車企都在積極布局800V架構(gòu)超級快充體系，但在中心原資料方面還次要依賴國外推銷，這方面產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化替代也十分必要。▲蔚來碳化硅電驅(qū)零碎在采用了800V架構(gòu)后，車輛的電機也需求相應(yīng)地做一些改動。在電機的打工進程中，由于電磁感應(yīng)原理，電機軸兩端會構(gòu)成感應(yīng)電壓，即軸電壓。隨著打工電壓的增高，軸電壓也可以能會增高，能夠會擊穿油膜構(gòu)成回路呈現(xiàn)軸電流，最終招致軸承腐蝕。因而在采用800V架構(gòu)后，電機的軸承防腐需求進一步提升。此外，電機外部的絕緣和EMC防護等級也要相應(yīng)提升。三、動力電池也需優(yōu)化 4C倍率才干搞超快充下面聊到了爲完成充電速度的提升，我們需求對電機和電控停止一定的調(diào)整，而爲了完成超級快充，關(guān)于充電進程中最重要的載體——電池，也需求停止一定的調(diào)整。電池的快充次要看電池的充放電倍率，影響充電倍率次要有三個緣由：電極資料、充電樁充電功率和動力電池溫度。關(guān)于電池公司來說，充電樁充電功率是客觀要素，電極資料和溫度控制則是電池廠可以做出改動的中央。目前車企的超充充電功率都可以到達350kW，以旗艦車型都采用的100kWh電池爲例，大約需求17分鐘可以充溢，這就需求動力電池具有4C充電才能（指電池在15分鐘內(nèi)充溢，3C充電指20分鐘內(nèi)充溢，2C與1C順次類推，辨別在30分鐘和1個小時內(nèi)充溢）。那麼，目前市面上具有疾速充電的車型搭載的電池都具有怎樣的充電才能呢？以市面上量產(chǎn)的充電速度最快的車型小鵬G9，其98kWh的動力電池來自中創(chuàng)新航，依照小鵬G9最大480kW的充電功率，只需求12分鐘就能充溢電，這意味著中創(chuàng)新航提供的動力電池也具有4C以上的充電才能。特斯拉Model 3規(guī)范續(xù)航版本的電池容量爲60kWh，假如以250kW的峰值充電功率來算，電池也可以在15分鐘內(nèi)充溢，也到達了4C的充電才能。由此來看，具有4C充電才能的電池曾經(jīng)成爲必需了。而最近兩年來，曾經(jīng)有多家動力電池公司宣布了將會推出具有4C充電才能的動力電池，其大多也是從電極資料和溫度控制兩個角度來動身的。電極資料方面做出改動的次要是蜂巢動力、欣旺達、孚能科技等。蜂巢動力發(fā)布的蜂速快充電池對正極資料、負極資料，甚至電解液方面都做出了改動。在正極資料方面采用了柔性包覆技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)剖析及仿真計算，挑選適配高鎳資料體積變化大的柔性包覆資料，抑制循環(huán)顆粒粉化，產(chǎn)氣降低20％以上。▲蜂巢動力商品陣營負極資料采用了液相包覆技術(shù)等，在石墨外表包覆無定形碳，降低阻抗，提升鋰離子的通道，使其阻抗降低20%。而電解液則添加了含硫添加劑/鋰鹽添加劑等低阻抗添加劑體系，降低正負極界面成膜阻抗。經(jīng)過這些資料的調(diào)整，提升了電池的充電速度。官方數(shù)據(jù)顯示，該電池充電10分鐘后，可以行駛400公里。欣旺達則采用了高電壓低鈷Ni60正極體系，并采用復(fù)合包覆和R元素摻雜技術(shù)方案，改善了正極資料的商品功能，使得電池具有了高能量密度和快充功能。其消費的動力電池也具有充電10分鐘續(xù)航400公里的表現(xiàn)。孚能科技采用了全極耳、多極耳大軟包動力電芯，使得充放電倍率掩蓋了2.4C到5C。▲孚能科技電芯商品寧德時代次要對動力電池的構(gòu)造和散熱零碎做了大幅度的調(diào)整，其麒麟電池將電池包中的橫縱梁、水冷板和隔熱墊集成成了多功用的彈性夾層，將支撐、冷卻、隔熱、緩沖功用四合一。同時，寧德時代還對冷卻零碎做了全新的排布設(shè)計，水冷零碎位于電芯與電芯之間，緊貼電芯大面，從而使換熱面積擴展4倍，電芯控溫工夫延長至原來的一半。▲寧德時代麒麟電池大幅提升充電速度欣旺達也導(dǎo)入了全新的3D液冷技術(shù)，全系商品無熱分散；孚能科技則采用了臥式電芯布置方案，另外經(jīng)過液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合運用，可以使電池零碎的散熱效率提升4倍。此外，在高溫功能方面，這些電池也都做了一定的提升。正是這些方面的改動，讓上述動力電池都具有了超級快充的才能。四、超充樁必不可少 多家車企積極布局正如上局部所述，充電樁充電功率也會影響到車輛最終的充電效果，所以建立超級充電樁也必不可少。想要提升充電樁的功率就必需運用更多的充電模塊，以350kW的充電樁來說，需求24個15kW充電模塊并聯(lián)或許12個30kW充電模塊并聯(lián)。添加充電模塊意味著模塊間的均流和控制就會變得復(fù)雜，充電樁的集成度也會愈加復(fù)雜，相應(yīng)的本錢也會提升。以充電樁外部都采用30kW的充電模塊來算，地下數(shù)據(jù)顯示，30kW充模塊的單個本錢爲2000元，12個就需求2.4萬元，而250kW充電樁只需求9個，本錢爲1.8萬，150kW充電樁只需5個，本錢爲1萬元，而目前最多的直流充電樁的充電功率在50kW以下，其充電模塊本錢缺乏4000元。僅充電模塊上就能有2萬塊錢的差價。而爲了完成超級快充，充電樁外部的一些電子元器件也需求采用碳化硅SiC技術(shù)，而同等尺寸下碳化硅的價錢則是IGBT的3～4倍，這方面的本錢提升也不可無視。其次，超級充電樁關(guān)于電網(wǎng)的沖擊也不可無視。以350kW的充電樁爲例，假定一個充電站有6個充電樁，那麼全部運轉(zhuǎn)時所需求的電壓就爲2100kW，而如今少數(shù)直流樁功率僅有50kW左右，也以6個樁計算，所需求的電壓爲300kW，兩者相比相差十分大，這將會對配電網(wǎng)絡(luò)形成一定的壓力。不過，這點可以經(jīng)過建立儲能站來緩解，局部車企如小鵬等在其快充站內(nèi)都建立的有儲能站。但雖然存在一定的難度，目前也仍有局部車企開端積極布局超充樁了。特斯拉是最早布局超級充電的車企，目前曾經(jīng)推出了三代超級充電樁，第一代充電樁的功率爲90kW，到第二代充電樁時，充電速度曾經(jīng)提升到了120kW，目前正在片面推行的第三代充電樁峰值功率到達250kW。▲特斯拉V3超充站據(jù)外媒報道，特斯拉正在布局第四代超級充電樁，峰值功率無望到達350kW。小鵬汽車也在最近發(fā)布了S4超充樁。官方引見，單樁最大功率可達480kW，最大電流到達670A，峰值充電功率400kW，遠超越特斯拉V3和保時捷Turbo充電樁。在發(fā)布會上，小鵬汽車間接放出了充電的視頻來證明其充電速度。僅在5分鐘內(nèi)，小鵬G9就添加了210公里的續(xù)航。小鵬汽車方面曾經(jīng)從往年第三季度開端了S4超充站的建立，由于其商品和G9的契合度十分高，所以首批站點將會在小鵬G9訂單前十名的城市建立，估計往年內(nèi)將會完成10個城市，100個站點的建立。▲小鵬S4超快充樁此外，蔚來、理想、廣汽埃安、極狐等公司都在積極布局超級充電樁。不過，目前第三方充電樁供給商關(guān)于超級充電樁的布局并不算積極。萬城萬充副總經(jīng)理梁翔飛以為，車企建立超級充電站是爲了婚配超級快充車型，可以更好地提升車主的運用體驗。但關(guān)于運營商而言，在相關(guān)車型沒有少量普及的狀況下，獨自投資樹立超級充電站，投入和支出很難構(gòu)成反比，因而建立志愿比擬小。但從當下的趨向來看，超級快充和換電都是電動車補能體系中重要的一環(huán)，因而也將會是將來車企和運營商重點的開展方向。這一方面也勢必會呈現(xiàn)政策一致的規(guī)范，規(guī)模將會進一步增大。結(jié)語：超充正在成爲標配隨著電動汽車在國際的疾速普及，消費者關(guān)于電動汽車的承受水平正在不時提升。但目前關(guān)于消費者來說，續(xù)航焦慮曾經(jīng)轉(zhuǎn)化成爲補能焦慮。爲了應(yīng)對這些成績，車企和電池公司正在多方布局，一局部車企選擇了換電的形式以節(jié)省補能工夫，而另一局部車企則選擇了樹立超級快充體系來延長充電工夫。相比于換電的高本錢投入和各個玩家的各自爲戰(zhàn)，超充在本錢和推行上則顯得愈加方便，因而目前少數(shù)車企都在這方面發(fā)力。隨著入局車企的數(shù)量不時添加，超級快充也無望在將來成爲標配。作者：杏耀注冊登錄測速平臺
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