一、现在电动汽车快速充电主要有两条技术路线:高电压+大电流
技术路线一:高压快充
高压快充技术在除特斯拉之外的其他汽车企业应用广泛,技术难度不高,但发热量大,企业需要做好车用动力电池的散热工作。
。经过多年的发展,高压快充技术已经日趋成熟,安全性也有了很大的提高。目前主流充电桩电压为400V,而小鹏G9通过车端800V高压SIC平台和480 kW超级充电桩,充电5分钟,续航200公里以上。
https://pic1.zhimg.com/80/v2-7b0df1a126439a1e249089a400c77593_720w.jpghttps://pic 1 . zhi mg . com/80/v2-7 b 0 df 1a 126439 a1 e 249089 a 400 c 77593 _ 720 w . jpg
通过增加“压差”,加快流速,单位时间内可以有更多的水从高位池流向低位池。
市场地位:
保时捷:Taycan,首款800V高压平台电动车,目前最大充电功率270kW,可在22.5min内完成5%-80%SOC,后续版本最大充电功率有望达到350kW
现代:E-GMP平台,搭载400V/800V超高压charg5ming系统,18分钟可完成0%-80%SOC,充电5分钟可实现100km续航;
奥迪:800V高压电气系统,可续航300km在理想条件下充电10分钟后;
华为:AI闪充全栈电源域高压解决方案,750V闪充,15min 30%-80% SOC;
比亚迪:800V闪充技术,充电5分钟续航150km。
技术路线二:大电流快充
根据功率P=电压U*电流I的公式,充电电压和电流的任何增加都可以提高电动汽车的充电效率。但根据焦耳定律Q = I Rt,大电流快充路线会导致电气系统剧烈发热,需要高散热。
大功率液冷充电电缆采用液冷技术。通过特殊的结构设计,电缆在整个充电过程中处于恒定的低温环境,克服了充电线束和充电桩的热损伤,散热能力好。
https://pic2.zhimg.com/80/v2-1a6e1492511ef4c27ace26fbb3d6da28_720w.jpghttps://pic 2 . zhi mg . com/80/v2-1a6e 1492511 ef 4c 27 ace 26 fbb 3 D6 da 28 _ 720 w . jpg
通过增加“流路”,提高流速,单位时间内可以有更多的水从高位池流向低位池。
市场地位:
该技术的应用以特斯拉Model 3为代表。超级充电桩充电电压400V,最大充电电流超过600A,最大充电功率250kW,30分钟可实现80%充电。
第二,无论哪条路线,快充都会影响电池
无论是高电压还是高电流,本质上都是能量的转移,是一个电化学反应的过程:时间+温度是关键因素。
锂电池的正极材料通常由锂的活性化合物组成,负极是具有特殊分子结构的碳。常见阴极材料的主要成分是LiCoO2。充电时,施加在电池两极的电势迫使正极的化合物以层状结构“释放”锂离子并嵌入负极分子排列的碳中。在放电过程中,锂离子“与具有层状结构的碳“分离,并与正极的化合物重新结合,锂离子的运动产生电流。
https://pic1.zhimg.com/80/v2-c75808aeb421e3dc82d11c629dd5643f_720w.jpghttps://pic 1 . zhi mg . com/80/v2-c 75808 aeb 421 e 3d c 82d 11 c 629 DD 5643 f _ 720 w . jpg
1。及时性
快充导致负极活性丧失:在快充状态下,如果充电功率过高,会有过量的锂离子从正极脱附,锂离子的移动速度非常快。此时负极“跟不上接收锂离子的能力”,就容易有部分锂离子成功嵌入负极,产生锂析出。
这也是为什么快充总是在20%-80%之间进行,避免这种“跟不上”的问题。
2。高温是锂电池老化的最大杀手
因为电池的内阻,通电时会发热。根据焦耳定律,热值Q = IRT。充电电流越大,锂离子移动越快,电池温度上升越快。
温度的升高会伴随一些副反应,如电解液的分解和在电极上的沉积,导致反应的可逆性降低电池的容量逐渐降低。
三、动力电池散热设计,温度管理很重要!
动力电池大电流充电、高电压充电方式等“快速充电技术”的普及,对电池热安全管理提出了更高的要求。
https://pic4.zhimg.com/80/v2-5537f8a8e28b7253e9d43d6b7dbdf13b_720w.jpghttps://pic 4 . zhi mg . com/80/v2-5537 F8 A8 e 28 b 7253 e 9d 43d 6 b 7 dbdf 13b _ 720 w . jpg
在冷却管路的设计上,现在是朝着减少管路长度,提高冷却效率,冷却更快更充分的方向发展。以特斯拉为例:逐渐从一条管道演变到两条管理,再到多条管道。
https://pic4.zhimg.com/80/v2-af8e3236aecd678c86d3f5dd0c52afc7_720w.jpghttps://pic 4 . zhi mg . com/80/v2-af8e 3236 AEC 678 c 86d 3 F5 DD 0 c 52 AFC 7 _ 720 w . jpg
https://pic4.zhimg.com/80/v2-2edeaca87d3976de1a1bfb4ec54b9860_720w.jpghttps://pic 4 . zhi mg . com/80/v2-2 edeaca 87d 3976 de 1a 1 BF B4 EC 54 b 9860 _ 720 w . jpg
国内市场的主流方案是在电池组下方铺设冷板,通过界面导热材料将电芯内的热量传导至冷板,实现散热。
https://pic2.zhimg.com/80/v2-3ee147f87234c6c05bccac858ccc5a1b_720w.jpghttps://pic 2 . zhi mg . com/80/v2-3ee 147 f 87234 C6 c 05 bccac 858 cc C5 a1b _ 720 w . jpg
在国内电池厂商当代安培科技有限公司发布的麒麟电池中,隔热垫、水冷板、横纵梁融为一体。冷板像特斯拉冷却管一样由水平改为垂直间隔,换热面积扩大四倍,支持4C快充,起到散热支撑作用。
上述液冷热管理系统实现了电池组热失控的整体软防控。各大厂商在电池间的传热上也下了很大功夫,但现在每个厂商的方法都不一样,方案也没有重点:
广汽永旺使用“气凝胶片”隔离电池之间的热传递;
极狐用“陶瓷纤维灭火毯”覆盖电池组;
蓝兔的“琥珀”和“云母”电池系统分别通过在电池组中添加“气凝胶”和“层状云母”来达到隔热和阻燃的效果。
特斯拉使用灌封胶填充动力电池组中圆柱形电池之间的空间隙,以避免电池之间的热传递,提高抗冲击的稳定性。该方案更类似于电子元件中的封装概念。
https://pic1.zhimg.com/80/v2-60a4d04751054e9b7407d402b3d13613_720w.jpghttps://pic 1 . zhi mg . com/80/v2-60a4d 04751054 e9b 7407d 402 B3 d 13613 _ 720 w . jpg
标签: 电池