从量变到质变,纯电动汽车800V平台技术解析

2024-06-19  |  来源:互联网 88浏览
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充电慢,充电难一直是新能源汽车所面临的难题,而高电压平台技术和与之配套的超级充电桩则是目前*被看好的解决方案之一。

那么,电压平台升高的量变如何使电动车实现便利性媲美燃油车的质变呢?

电动车800V高压平台

因动力源差异,燃油车和电动车的电压平台差异大。燃油车动力源来自内燃机,车用电器对输出功率要求不高,低电压平台即可满足。

而纯电车型动力源是电机和电池,需要较大的输入/输出功率,车内电压平台通常高于燃油车,纯电乘用车电压通常在200-400V之间。

400V高压系统

400V高压系统通常包括:电池、电机、电控、充电机(OBC)、高低压转换器(DC/DC)、高压控制盒(PDU)、连接器及线束、电机/电池热管理相关零部件。从核心部件功能上看:

01

电池是所有电器的供电单元,PDU对电池、电路起保护作用;

02

驱动电机及控制器是动力源,将电能转化为机械能;

03

DC/DC对高低压进行转化,满足车内低电压器件用电需求;

04

OBC将充电桩的交流电转换成直流电进而通过分线盒给电池充电。

400V电子电器架构

800V高压系统

高压线束规格下降,用量减少,降本减重,在电压翻倍、充电功率增幅不翻倍的情形下,串联增加,高压线束电流变小。

SiC逆变器使得电源频率增加,电机转速增加,相同功率下转矩减小,体积减小。电机电压翻倍,相同功率下电流减半,因此铜线细(但匝数增加,因此用铜量未减小),电流密度小,转矩变小。若需提升功率,额定电流仅需从400V电机额定电流的一半开始增加。

800V电子电器架构

为什么至少是800V?

为了向上兼容电池容量大的高端车,电池充电速度以电流倍率(C)衡量。实际应用中的限制条件是:

充电枪有*大充电电流限制;

不同EV有不同的电池容量,均要实现相当的快充时间。

做一个简单的算术:

假设忽略电池包内部电芯连接方式,容量75/100kWh的电池包,要求同样要实现7.5min充满(<4min30%-80%SOC),即4C的*高倍率,*大电流为500A充电枪下,根据容量=电流*电压*充电时间,75/100kWh电池包母线电压将达到600/800V。

因此,为了向上兼容电池容量大高端车快充性能,在设计之初就将整车电压水平定在800V,电池包内部电芯亦以800V为标准设计串并联拓扑,*后确定电芯容量。

例如:400V体系下,如果是三元电芯,需要400/3.6=112个串联节点;若4个电芯并联,则一共需要448个电芯。电池包容量是100kWh,则单个NCM电芯容量为62Ah,对应电芯连接方式是4并112串。800V体系下,若电芯规格不变,电芯连接方式则变为2并224串。

800V是降低续航

及充电焦虑的主流选择

新能源汽车普及过程中,续航和充电速度是两大短板。相较于燃油车,大部分新能源汽车续航里程低于600公里,普遍低于燃油车的续航里程,较难满足城际间长里程行驶需求。

另一方面,现有的充电技术需要消费者等待40分钟甚至更久才可充满,而燃油车的加油过程仅需要5分钟,对比之下补能效率更低。续航里程和充电速度是两大短板,制约新能源汽车对燃油车的替代。车企的解决方案包括:提升带电量、提高补能效率。

1提升带电量

提升带电量能够缓解续航问题 ,但边际效益递减。HEV、PHEV、EREV车型通过燃油的方式提高续航水平。

纯电车型可通过增加电池带电量实现高续航目的,目前特斯拉Model 3高性能版CLTC标准的续航里程达675公里。

但电池是新能源车价值量*高的部件,带电量提升会导致边际成本和整车重量增加,购车成本与整车功耗也将随之增加。

2提高补能效率

换电:

换电把新能源车充电时间替换成换电时间,代表企业有蔚来汽车,其二代换电站换电效率已提升至约5分钟/车,接近于普通燃油车一次加油的水平。

但各品牌车型电池规格不同,换电技术的推广*度依赖于车企自建的换电体系,大规模推广的成本及难度较高。

高电流低压(400V)充电:

根据功率、电压、电流关系公式
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