夜谈 极氪电压、充电 那点事!
充电枪技术分析
按照前面这三个案例分析下去,如果是400V的系统,对应电流就分别是225A,375A,600A。
方案一, 225A最接近的就是200A 80kW,无冷却系统充电枪(BMW i3大电池版本使用的50kW充电实际是同一标准)。所以看来上面方案一的充电枪方案就无疑是无冷却系统的了。200A充电目前基本是非冷却充电枪的极限了,留有一点点差距可以作为今后的发展目标。
方案二,375A最近的就是350A 140kW,冷却式的充电枪方案了。目前也已经有产品在市场上。目前市面上已有的400V大功率DC充电已达到150kW(实际是350A,按照400V计算就是140kW,但是有些车的电压平台略高于400V,所以以150kW宣传)。这个350A是在有冷却的条件下进行的。
方案三,600A,现在有供应商有样品(主要还是在充电枪及其线缆的冷却上下文章,保证车外部的充电线缆温度不会过高导致伤害人员,车内部的标准可以降低),通过对线缆设计,接头设计,和冷却设计的开发。充电枪的整个线缆需要更直接的冷却,不能再隔着好几层裤子挠痒痒了。但是整个应用还并不十分成熟。一个问题是,车辆内部包括busbar甚至电池本身等在内的零部件都不一定达到这一级别。还有就是这电流损失就太疯狂了,电池内部和外部的电流损失加一起可以再导致10%以上的充电效率损失,要想冷却不仅要考虑热管理的设计另外也有一定功率损耗。大功率充电并不代表高效率充电。这部分损失很可能只是由更高的额外费用来承担,毕竟绝大多数充电场景还是低功率夜晚充电(车辆控制策略也会限制大功率充电的次数,就像特斯拉和LEAF那样)。也许以后想要享受大功率充电便捷的客户就要额外多花钱。当然,这两个问题并不代表行不通。不过,如果要缓解的话,一个方法就是提升电压级别来降低电流。这也是800V出现的原因之一。
三. 今后纯电及插电车充电模式分析
总之,想要以目前400V平台,在150kW 的直流充电基础之上再进一步,接近相对比较理想的200+kW充电功率不是没有可能。当然,低电压平台导致的大电流带来的能量损失可以导致5%甚至更多的充电效率损失,大功率充电并不代表高效率充电。不过,这部分损失很可能只是由更高的额外费用来承担,毕竟绝大多数充电场景还是低功率夜晚充电(车辆控制策略也会限制大功率充电的次数,就像特斯拉和LEAF那样)。也许以后想要享受大功率充电便捷的客户就要额外多花钱。所以,按照这个思路往下分析,如果客户对大功率充电体验的需求只在15-20分钟充200-300公里左右里程的话,400V理论上讲可以支持,但是要进行优化的话就需要考虑800V。所以。以后家用车充电的梯度可以分为:家用交流充电(不同功率适应phev,ev 和不同电池容量的车型)
常见的3,7,11,19千瓦级别等
入门级直流非冷却充电(50-90kW)
400V,200A左右以下直流
中等功率直流冷却充电(100-150kW之间)
400V,200-350A直流
大功率直流冷却充电(160-240kW之间)
400V,400-600A直流
800V,200-300A直流 (如果真需要再高功率,800V就是必须了)
当然,这里所说的400V和800V都只是大致。一般大家在计算电压平台的时候也都只是用Normalised Voltage(比如3.7V),但是如果要充到4.2V还是需要450V以上的充电电压。将来,无论是车企,政府,还是充电运营商,都可能会以这四个梯度来构建充电网络的组合。对于车企来说,phev应该还是以 1 为主。大部分纯电在1的辅助下,提供低、中、高可以分别达到2,3,4 三个档次直流充电,根据车型定位。
总体来讲,800V的应用空间目前来看应该需要点时间,尤其是在一般家用车领域。400V能够解决的事情。如果换了800V,整个平台,兼容性会遇到很多挑战(下一篇再具体讨论一下)。从主机厂的角度,这一波BEV搞完了之后,下一代产品主要还会以400V为主,同时会做一些前沿research或样车项目,然后看到时候供应链以及法规和设施的可行性考虑再下一代的型谱。
前几天分别和几位朋友聊到了今后大功率充电的法规标准及其中电压平台的选择问题,感觉电压平台的选择确实是一门艺术!
当然,电压平台的选择只是一个笼统的概念。功率电子及各个高压附属件的电压等级都要比电池的最高电压高一截,因此实际决定电压等级的是这些。
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