续航|如果充电5分钟就能开200公里,你会改变对电动车的看法吗?
当电池容量不可能无限制增长时 , 快充技术就一定会发展起来 。 智能手机的发展已经证明了这一路径的可行性 , 那么电池技术进步更加缓慢的电动汽车 , 什么时候才会有快充技术的实质性进步呢?
面对电动汽车的续航焦虑 , 动力电池能量密度提升和充电速度提升 , 哪一个会率先发生跨越式突破?
如果从1990年通用EV1发布开始算起 , 在电动汽车发展的前25年里 , 提升电池能量密度都是行业关注的焦点 , 而核心思想就是不断探索新的电池正极材料 。
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但是 , 每一种电池材料都有其能量密度的理论上限 , 而且能量密度越高 , 电池特性越活泼 , 对于电池控制管理的要求也越高 。 到了2020年 , 磷酸铁锂电池又重新回到主流市场的视野 , 就是放弃了对能量密度的单一追求 , 转而全面考虑电池安全、成本与能量密度的平衡 。
于是 , 对充电速度的提升开始得到更多的重视 。
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相比电池能量密度提升遇到的瓶颈 , 快充技术的发展事实上也有不少未知 。 这些未知 , 既存在于技术层面——电池、充电桩、功率元器件三者的协同 , 也存在于标准法规层面 。
▎提升充电功率 , 先提升电压
在2019年之前 , 主流电动汽车的高压系统都是400V , 而充电功率的提升就是对充电电流的提升 。 比如 , 特斯拉超充从第二代120kW提升至第三代250kW , 就是在400V的电压平台下提升充电电流 。
但是 , 当充电功率达到250kW时 , 最大充电电流已经超过500A , 想要再进一步提升功率 , 只能靠提升电压 。 从目前公开的消息看 , 包括保时捷、奥迪、捷尼赛思等豪华品牌电动车均已宣布采用800V高压系统 , 通用的电动版悍马、领克浩瀚SEA架构也采用了800V高压系统 。
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【续航|如果充电5分钟就能开200公里,你会改变对电动车的看法吗?】
从400V提升到800V , 看起来很美好 , 但是意味着电动汽车所有的高压元器件及管理系统都要提高标准 , 首当其冲的就是逆变器 。
在电动车上 , 动力电池毫无疑问是最贵的零部件 , 排名第二的就是逆变器 。
传统IGBT通常适应的高压平台在600-700V左右 , 到了800V高压就必须要采用碳化硅材料的MOSFET半导体 。 去年9月 , 德尔福宣布推出800V逆变器 , 并宣布将会为一家“全球高档品牌”在2022年推出的新车供货 , 比亚迪也在汉EV上首次采用碳化硅做高压系统 , 不过高压只达到了600V级别 。
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不过 , 碳化硅器件目前面临所有新事物都会存在的两个问题:供应量少、价格高 。 汉EV初期产能不足 , 碳化硅器件的供应跟不上是重要原因之一 , 德尔福碳化硅器件的初期订单也主要集中于欧洲豪华品牌 , 有足够的单车溢价能力支撑成本的提升 。 但是 , 产能提升和价格下降 , 同样也会呈现正相关 。
想提升充电功率 , 先要提升电压 。 因此 , 800V高压平台在电动汽车自上而下的普及 , 会是电动车行业一大趋势 。
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▎大功率充电对电池有什么影响?
大功率充电要求动力电池有更高的充电倍率 , 这和传统意义上纯电动汽车采用能量型电池的特性是矛盾的 。
以达到250kW的特斯拉第三代超充为例 , 最大充电电流约为520A , 按照
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