目前特斯拉充电为400V保时捷为800V;未来新能源汽
作者:admin 发布时间:2024-06-20 23:18

  现阶段新能源车充电的电压大部分是400V,提高充电功率只能提高电流,特斯拉就是典型代表,最大电流为600A,并且目前仍然坚持大电流路线。

  而保时捷采用了高电压800V技术,同样功率情况下电流可以降低一半。 大电流对充电桩硬件设备以及线材都有极高的要求,另外变电站的压力也会很大,而且线材太粗;而大电压能很好的缓解以上的问题,但同时对车辆的元器件又有很大的挑战,因为目前的配件要求电压都在400V。那么问题来了,高电压或者高电流哪个才是未来的充电技术线路?

  但是如果提高电流,那么因为电阻的原因,电流损耗将会以发热的形式相应增加。

  如果要少损耗少发热,就要提高充电电压,来增加充电的功率,这就是保时捷和大多数车企的高功率充电方案。

  如高电压平台充电速度快,如低电流还能缩减高压线束的截面积(电流越小,线束越细),达到降低线束重量,大幅节省安装空间的作用。

  车端:车辆本身的动力电池,电驱动、空调压缩机、PTC、DC/DC、OBC等面向高压平台的零部件都要进行新的设计和调整,以适应新的高压平台,杜绝高压失控的风险。

  这里就说一点,车规级的变换器核心零部件--IGBT,就是这个广泛使用在变换器上的核心零部件的耐高压能力不足,导致使用了IGBT的车型无法使用高电压平台。

  这里小小科普下,变换器是包括DC/DC变换器(直流升压、降压)和(交流电和直流电转换),而变换器基本遍布在电动汽车的每一个模块中,使得电气系统的电压、电流、波形、相数、频率等特性按照要求来进行变化。

  目前满足车规级标准的功率半导体器件中,最主流的硅基IGBT耐压等级在600-750V,能在800V平台上使用的高压IGBT产品并不多,还存在着损耗高、效率低、成本极高的缺点。

  为了适配高电压平台,现有的主流方法就是车规级的IGBT更换成耐高压的SIC(碳化硅),如保时捷的800v充电方案。

  SiC器件工作温度在200℃以上,工作频率在100kHz以上,耐压可达20kV,这些性能均优于传统硅器件;SiC器件的体积为IGBT整机的三分之一至五分之一,重量为IGBT的40%-60%;还可提升系统的效率,在电动汽车不同工况下,器件比IGBT的功耗降低60%-80%,效率提升1%-3%。

  但也要看到IGBT在电动汽车上的成本占据约7%-10%,是除动力电池之外成本第二高的电动汽车配件。如果采用SIC,目前同一级别的SiC MOSFET的成本约是IGBT的8-12倍,在其耗损也大于IGBT。所以,如果用高电压平台,成本的大幅上涨也是会让车企头疼不已。

  这里说一点,虽然中国是全球最大的IGBT使用国,但是目前该项技术距离日本等发达国家的差距极大,主要来源都依赖国外进口。而高压的SIC(碳化硅)技术,国内的车企目前也是依赖进口,国内SCI车规级的成熟商用产品基本没有。某些新闻宣发中,国内某些科技企业正在和车企合作,在2022年后,才有可能推出自主产权的SIC车规级产品。

  但即便成本增加,高功率充电的高电压方案基本都是被市场所认可的未来发展方向。

  在2021年之前,各大车企推出的新能源汽车的电压平台还基本都是400V-600V。但是2022年到2025年的新车型,很多车企宣扬的基本都是600V-800V,甚至1000V的高压系统,而相关配套的充电桩也提升为240KW-480KW的充电平台。

  国内的品牌,岚图也计划在2023年推出800V/360KW的高电压平台和。

  特斯拉的V3超级充电桩,充电功率为240KW,按400V的充电的电压(实际充电的电压约为370v)来算,电流峰值可达到600A+。

  对于充电端,特斯拉在V3充电桩上采用了,并在充电桩的底部增加了大风扇进行散热。得益于散热技术的进步,V3充电线cm减少了许多。

  特斯拉虽然V3支持240KW的快充,但实际上从很多实测报告来说,特斯拉并没有放开高功率充电的限制。它会检测你的车型和电池状况,来进行充电。

  比如Model X 在电量低于50%时,用V3充电桩充电,高峰充电功率仅为40kW左右。

  用V3充电桩充电,从3%充到90%,一共用了约40分钟。以230KW的充电功率维持了约15分钟后,后面充电的二十几分钟,开始直线下降到数十KW的“慢充”时段。

  所以特斯拉的高电流充电也是在允许的范围内,一旦到了极限值(高温,热量堆积),充电的电流就会断崖式往下垮,来保障充电的安全。

  而特斯拉的高电流方案,好处也是不言而喻的,那就是较低电压平台对成本的控制了。

  从拆解的来看,特斯拉的SiC MOSFET只用在主驱逆变器电力模块上,共24颗,拆开封装每颗有2个SiC裸晶,合计共48颗SiC MOSFET,而且采用的是的产品。如果全部上高电压的SIC,整车预计要在150-200颗 Sic MOSFET的规模,那成本上涨得不是一点半点。

  所以,在成本控制非常严格的特斯拉身上,采用成熟的IGBT模块来控制低成本高利润(特斯拉车价一降再降,但是利润率依旧是全球车企最高的),从而采用高电流加低电压的高功率充电方式,也是很特斯拉的做法了。

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