[汽車(chē)之家 電動(dòng)車(chē)技術(shù)] 電動(dòng)車(chē)會(huì)取代燃油車(chē)嗎,?電動(dòng)車(chē)什么時(shí)候能像燃油車(chē)一樣便利,?雖然在動(dòng)力、噪音,、使用成本等方面電動(dòng)車(chē)已經(jīng)甩開(kāi)燃油車(chē)一個(gè)身位,,隨著續(xù)航超過(guò)1000km的車(chē)型陸續(xù)亮相續(xù)航焦慮也得到了很大程度的緩解,但充電慢,、充電難依舊是電動(dòng)車(chē)無(wú)法顛覆燃油車(chē)的“阿喀琉斯之踵”,。為了解決這一問(wèn)題,高電壓平臺(tái)技術(shù)和與之配套的超級(jí)充電樁是目前最被看好的解決方案之一,。那么,,電壓平臺(tái)升高的量變?nèi)绾问闺妱?dòng)車(chē)實(shí)現(xiàn)便利性媲美燃油車(chē)的質(zhì)變,距離這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用又還有多長(zhǎng)的路要走呢,?
堪稱(chēng)電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域的“新基建”
受限于硅基IGBT功率元器件的耐壓能力,,之前電動(dòng)車(chē)高壓系統(tǒng)普遍采用的是400V電壓平臺(tái)�,;谠撾妷浩脚_(tái)的充電樁中,,充電功率最大的是特斯拉第三代超級(jí)充電樁,達(dá)到了250kW,,工作電流的峰值接近600A,。如果想要進(jìn)一步提高充電功率、縮短充電時(shí)間,,就需要將電壓平臺(tái)從400V提升到800V,、1000V甚至更高的水平,來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓系統(tǒng)的擴(kuò)容,。
800V電壓平臺(tái)搭配350kW超級(jí)充電樁所能實(shí)現(xiàn)的充電速度,,不僅比目前常見(jiàn)的120kW直流快充樁要快上很多,更逐步接近傳統(tǒng)燃油車(chē)在加油站加油的使用體驗(yàn)了,,尤其對(duì)于沒(méi)有家用充電樁安裝條件,、充電依賴(lài)公共充電設(shè)施的用戶(hù)來(lái)說(shuō)是一大利好,。而根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,在我國(guó)超級(jí)充電樁國(guó)標(biāo)落地后,,充電樁的最大充電功率有望達(dá)到600kW以上,,“充電五分鐘、續(xù)航200公里”也將從一句玩笑變成現(xiàn)實(shí),。到那時(shí),,你還會(huì)擔(dān)心電動(dòng)車(chē)的充電問(wèn)題嗎?
與此同時(shí),,在用電功率相同的前提下,,電壓等級(jí)的提高還將減小高壓線(xiàn)束上傳輸?shù)碾娏鳎@將縮減高壓線(xiàn)束的截面積,,達(dá)到降低線(xiàn)束重量,、節(jié)省安裝空間的效果。
結(jié)果很簡(jiǎn)單但過(guò)程很復(fù)雜
雖然從實(shí)現(xiàn)的功能上來(lái)說(shuō),,高電壓平臺(tái)技術(shù)看起來(lái)并不復(fù)雜,,只是升高了整車(chē)的電壓。但對(duì)于技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,,卻是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的大工程,。
目前主流的動(dòng)力電池包,已經(jīng)能夠支持2C充電倍率(充電倍率是充電快慢的一種量度,,充電倍率=充電電流/電池額定容量),,通過(guò)電解液添加劑、各向同性石墨,、石墨烯等材料的使用,,可以一定程度上提升電池材料的電導(dǎo)率,改善高電壓下三元材料的穩(wěn)定性,。但這些方案并不能從根本上避免副反應(yīng)的發(fā)生,,如果想要實(shí)現(xiàn)4C甚至6C充電倍率的超快充,還需要在電池材料,、高控制精度的BMS(電池管理系統(tǒng))等方面實(shí)現(xiàn)突破,。
在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面,電壓的提高會(huì)對(duì)絕緣能力,、耐壓等級(jí)以及爬電距離提出更高的要求,,將對(duì)電氣部件的設(shè)計(jì)和成本帶來(lái)影響,但在工業(yè)電機(jī)等領(lǐng)域還是有比較豐富的高壓應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,,主要的難點(diǎn)在電機(jī)控制器的核心元件——功率半導(dǎo)體器件,。目前滿(mǎn)足車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體器件中,最主流的硅基IGBT耐壓等級(jí)在600-750V,,能在800V平臺(tái)上使用的高壓IGBT產(chǎn)品并不多,,還存在著損耗高,、效率低的缺點(diǎn)。
只是由于目前在產(chǎn)能和成本方面仍無(wú)法與IGBT相媲美,,碳化硅器件的普及還需要時(shí)間,,業(yè)內(nèi)對(duì)2025年碳化硅MOSFET的滲透率預(yù)期普遍在20%左右,未來(lái)幾年內(nèi)IGBT仍將是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最主流的功率半導(dǎo)體器件,。
在空調(diào)壓縮機(jī),、PTC、DCDC,、車(chē)載充電機(jī)等部件方面,,面向高電壓平臺(tái)的開(kāi)發(fā)也在進(jìn)行中。根據(jù)業(yè)界人士的分析,,相關(guān)的量產(chǎn)工作均有望于今年年內(nèi)完成,,一旦產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟,可以快速拉低整個(gè)制造成本,。
星星充電,、普天新能源、特來(lái)電等充電服務(wù)商,,均具備了400kW以上充電樁的技術(shù)儲(chǔ)備。但目前我國(guó)采用的電動(dòng)汽車(chē)充電標(biāo)準(zhǔn)還是2015年頒布的,,最大電壓和電流分別為950V,、250A,最大充電功率被限制在240kW,。充電樁新國(guó)標(biāo)的落地,,也將進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用。
總的來(lái)說(shuō),,電動(dòng)車(chē)高電壓平臺(tái)技術(shù)所需的配套方案已經(jīng)基本具備,,何時(shí)進(jìn)行高電壓平臺(tái)的量產(chǎn)開(kāi)發(fā)工作、以何種方式應(yīng)用這一技術(shù)的問(wèn)題,,已經(jīng)擺在了各個(gè)車(chē)企面前,。
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