《電子技術(shù)應(yīng)用》
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?現(xiàn)代起亞會(huì)帶來平價(jià)的800V系統(tǒng)嗎,?

2020-05-18
來源:與非網(wǎng)

引言:800V 三電平臺(tái),在保時(shí)捷的 Taycan 采用以后,總得來說還是處在一個(gè)很早期的階段,。目前看下來只有 PPE 的平臺(tái)會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大對(duì) 800V 平臺(tái)的采用,,而后續(xù)通用的 800V 純電皮卡,,奔馳,、寶馬都在這個(gè)方向上面會(huì)可能投入。而現(xiàn)代起亞預(yù)計(jì)在 2021 年推出的純電轎車,,從品牌和定價(jià)角度,,價(jià)格不可能和前面幾家做成一樣,如果這個(gè)事情真做成了,,確實(shí)是 800V 往平價(jià)方向去滲透的重要標(biāo)志,。

 

01 起亞如何實(shí)現(xiàn) 800V 的低成本化

 

目前 800V 主要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是在充電環(huán)節(jié),Taycan 的充電功率最高為 270 千瓦,22 分鐘內(nèi)充電可將從 5%增至 80%,。起亞的設(shè)計(jì)目標(biāo)是同時(shí)具備高續(xù)航和快充能力,,續(xù)航的設(shè)計(jì)目標(biāo)是 300 英里(美國 EPA 的考慮)充電按照到 80% SOC 20 分鐘實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。從整體邏輯上來看,,這也是現(xiàn)代起亞加入歐洲企業(yè)為主的 Ionity 350kW 快充網(wǎng)絡(luò)的投資建設(shè),,這也代表之前現(xiàn)代起亞的純電動(dòng) BEV 的專用平臺(tái)是 400V/800V 兼容設(shè)計(jì)來考慮的。現(xiàn)代企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域要做的事情,,其實(shí)國內(nèi)在預(yù)研階段,,核心的關(guān)鍵是把 800V 系統(tǒng)移植到價(jià)格更低的車型上,能否控制成本最重要的工作,。兼容性的平臺(tái)中價(jià)格較低的電動(dòng)汽車會(huì)保留 400V 的架構(gòu),而高端且價(jià)格較高的車型則會(huì)提供具備快速充電能力的 800V 系統(tǒng),。

 


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圖 1 起亞的 800V 純電動(dòng)轎車 

 

實(shí)際上來說,,現(xiàn)在充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的提升是這一輪車輛快充的直接推進(jìn)器。不管是 CCS2.0,、Chademo 3.0 和中國的超級(jí),,都是把電壓拉上去,電流也拉上去,,你怎么選擇電壓平臺(tái)怎么去配快充是一個(gè)戰(zhàn)略選擇,。電流(Tesla)和電壓(Porsche),總是要上一個(gè),,否則后續(xù)高端車是完全站不住腳的,。

 

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圖 2 充電標(biāo)準(zhǔn)之間的競爭也是存在的,Chademo 3.0 和 CCS2.0 都往下一步再走 

 

02 這個(gè)工作該如何展開,?

                    

Magna 的工程師寫的一篇文章《Vehicle Design Considerations Enabling High-Performance Charging》有對(duì)于 800V 系統(tǒng)如何做的闡述,,我們可以從快充和驅(qū)動(dòng)角度來理解不同的架構(gòu)。類似保時(shí)捷這樣一步到位所有高壓電氣的部件全部切換到 800V 的平臺(tái),,還有一個(gè) DCDC 升壓的部件來幫助車輛在 400V 充電,,對(duì)于大部分其他車企來說,要 800V 的特性怎么設(shè)計(jì)架構(gòu)就有很大的彈性,。 可能并不現(xiàn)實(shí),,即使是 Porsche Taycan,其基于 800V 的 350kW 快充也需要在 2021 年才能提供,。在此期間,,可能有些 800V 的演變架構(gòu)得以過渡使用,以在性能和成本之間取得一個(gè)平衡,。我們具體來看看這些可能的電氣架構(gòu): 

 

1) 純 800V 電壓架構(gòu)

 

這種架構(gòu)以 Taycan 為代表,,架構(gòu)上只有兩種電壓級(jí)別的器件,800V 高壓和 12V 低壓。直流快充系統(tǒng),,是直接從充電接口進(jìn)入電池系統(tǒng)的電氣系統(tǒng),,直接進(jìn)行充電(這個(gè)最高就是 1000V&350A 所能組合出來的效果),OBC 也是直接把交流 220V&380V 拉高到 800V 電壓平臺(tái)對(duì)電池包進(jìn)行交流慢充,。這種問題的缺點(diǎn),,是在小三電,包括電動(dòng)壓縮機(jī),、DC-DC 和 PTC 等配套高壓電器,,全部需要改換為 SiC 的 MOSFET 來做的部件,由于量少所以短期內(nèi)這種架構(gòu)的成本要高得多,。從原理上來說,,隨著電壓提高一倍,電流的大小降為一半,,在同樣的阻抗上,,損耗是原來的 1/4,這樣整體的高壓傳導(dǎo)方面可以選擇更細(xì),,更輕的材料,。 

 

備注:PPE 后續(xù)可能會(huì)有 48V 的部分器件加上去,以輔助 12V 配電系統(tǒng),,12V 和 48V 系統(tǒng)在純電動(dòng)汽車上面會(huì)爭奪輔助電壓的平臺(tái),,這個(gè)是后續(xù)變種中值得關(guān)注的事情。 

 

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圖 3 純 800V 的系統(tǒng) 

 

如下圖所示,,Taycan 也是這么操作的,,兼容 400V 充電的升壓器是這里一個(gè)臨時(shí)的解決辦法。 

 

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圖 4 混合架構(gòu) 

 

這種方式,,按照麥格納的工程師的說法,,可以獨(dú)立出來一個(gè) 400V 的接口,整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)和 Taycan 是一樣的,。從目前的充電標(biāo)準(zhǔn),,大部分直流充電模塊都可以在 400V 和 800V 兩個(gè)檔次根據(jù)車的需求輸出,這種架構(gòu)必然是內(nèi)化的,,不需要 2 個(gè)充電接口,。 

 

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圖 5 這個(gè)架構(gòu)兩個(gè)輸入接口不是調(diào)戲消費(fèi)者 

 

2) 兩個(gè)電池 400V 進(jìn)行組合使用 采用兩個(gè) 400V 的電池組,通過配電盒的設(shè)計(jì)可以形成組合使用,,充電時(shí)兩個(gè)電池組串聯(lián)形成 800V 平臺(tái),;在 400V 充電或者使用時(shí),使兩者并聯(lián),,切換成 400V 平臺(tái),。 

 

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圖 6 這個(gè)很考驗(yàn)切換裝置

 

當(dāng)然這里也可以考慮,,就設(shè)計(jì)一個(gè) 400V 平臺(tái)的電池包,通過降壓把 800V 降低到 400V,,但是這種設(shè)計(jì)沒有實(shí)際的可行性,,將電壓在高功率充電下,損耗都集中在這個(gè)降壓裝置上,。 備注:這個(gè)有點(diǎn)像是 Prius 的 HEV 的 Boost 的反邏輯,,設(shè)計(jì)一個(gè)高功率的功率電子器件放在車上完全不劃算 

 

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圖 7 兩個(gè)不太可行的方案 

 

我覺得起亞可能做的方案,是下面這個(gè)設(shè)計(jì)考慮,,800V 的電池包,,充電也是 800V,電機(jī)也是 800V 級(jí)別,,但 DCDC,,PTC 和壓縮機(jī)是 400V 平臺(tái),通過一個(gè) 800V 轉(zhuǎn) 400VDC-DC 進(jìn)行中轉(zhuǎn),,由于功率總體在 10kW 左右,,還是存在可行性的。 

 

備注:特別是 Tesla 這樣取消兩個(gè) PTC,,只有一個(gè)壓縮機(jī)的玩法,其實(shí)也大差不差了 

 

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圖 8 800V 和 400V 混合的方案 

 

小結(jié):800V 的問題,,我覺得主要是在零部件拉動(dòng)能力上,,不管什么樣的架構(gòu),最終還是零部件企業(yè)本身有嘗試,,才能在車企組合時(shí)候采用,,目前都處在轉(zhuǎn)型期,大家都沒多余的資金去嘗試不可行的方案,,情況就是這樣的情況,。


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