Суть быстрой зарядки заключается в увеличении зарядной мощности автомобиля. Существует два основных способа увеличения мощности зарядки: увеличение зарядного тока или повышение зарядного напряжения. В настоящее время в большинстве тяговых инверторов электромобилей используются модули IGBT на 600 В, поэтому напряжение аккумуляторной батареи ограничено пиковым значением около 400 В. Если зарядное напряжение поддерживается на уровне 400 В, увеличение тока приведет к тому, что зарядный кабель станет громоздким, а теплопотери из-за проводимости станут квадратными. По мере увеличения уровня сопротивление разъемов, кабелей, электрических соединений с батареями, шин и т. д. будет нагреваться. . Увеличение напряжения шины до 800 В позволяет удвоить мощность зарядки того же кабеля, а для достижения сверхвысокой мощности зарядки в 350 или 400 кВт была создана высоковольтная платформа 800 В.
Сравните Tesla Model 3 с шиной на 400 В и Porsche Taycan с шиной на 800 В. Model3 и Taycan требуется 26 минут и 22,5 минуты, чтобы зарядить SOC с 5% до 80% соответственно. Модель 3 имеет более низкое напряжение на шине и достигает максимальной зарядной мощности 250 кВт за счет использования очень высокого максимального зарядного тока, превышающего 600 А. В Porsche Taycan используется аккумуляторная батарея напряжением 800 В, обеспечивающая максимальный зарядный ток 340 А и пиковую мощность зарядки 270 кВт с помощью обычных устройств быстрой зарядки постоянного тока и вилок. Taycan получает немного большую мощность зарядки, чем Model 3, достигая 400 кВт при напряжении шины 800 В и зарядном токе 500 А. Высоковольтная архитектура 800 В может стать основной платформой для электромобилей следующего поколения. Под системой высокого напряжения 800 В обычно понимается система, диапазон напряжения высоковольтной электрической системы всего автомобиля в которой достигает 550–930 В, которая в совокупности называется системой 800 В. Высоковольтная система 800 В завоевала расположение многих групп и брендов благодаря своей низкой стоимости и высокой эффективности. Зарубежные Hyundai Kia, Volkswagen Group, Mercedes-Benz, BMW и т. д., отечественные BYD, Geely, Jihu, Hyundai, GAC, Xiaopeng и т. д. — все они сосредоточены на высоковольтных платформах 800 В. Ожидается, что высоковольтная архитектура 800 В станет основной платформой для электромобилей следующего поколения.
По данным United Electronics, в настоящее время существует пять распространенных архитектур высоковольтных систем на 800 В:
Решение 1: Все компоненты автомобиля имеют напряжение 800 В, а усилитель электропривода совместим с решением для свай постоянного тока 400 В. Типичные характеристики: быстрая зарядка постоянным током, медленная зарядка переменным током, электропривод, силовая батарея и высоковольтные компоненты — все 800 В; усиливается системой электропривода, совместимой с зарядными блоками постоянного тока 400 В. Это решение имеет низкое энергопотребление для всего автомобиля и не представляет риска для безопасности. Все компоненты, требующие напряжения 800 В, также являются продуктами исследований и разработок поставщика, и их легко рекламировать.
Решение 2. Все компоненты автомобиля рассчитаны на напряжение 800 В, добавлено новое решение для свай постоянного тока на 400 В, совместимое с DCDC. Типичные характеристики: быстрая зарядка постоянным током, медленная зарядка переменным током, электропривод, силовая батарея и высоковольтные компоненты — все 800 В; благодаря добавлению усилителя постоянного тока 400–800 В он совместим с зарядными блоками постоянного тока 400 В. Это решение имеет низкое энергопотребление для всего автомобиля и не представляет угрозы для безопасности, но стоимость добавления системы относительно высока, но его все же легче продвигать, поскольку многие производители компонентов на 800 В проводят исследования.
Решение 3: Все компоненты автомобиля имеют напряжение 800 В, а силовая батарея может гибко выдавать напряжение 400 В и 800 В, что совместимо с решением для свай постоянного тока 400 В. Типичные характеристики: быстрая зарядка постоянным током, медленная зарядка переменным током, электропривод, силовая батарея и высоковольтные компоненты — все 800 В; две аккумуляторные батареи напряжением 400 В соединены последовательно и параллельно и могут гибко выдавать напряжение 400 В и 800 В посредством релейного переключения, совместимого с зарядными блоками постоянного тока 400 В. Это решение трудно продвигать, поскольку силовая батарея требует специальной конструкции, чтобы избежать потенциальных проблем параллельной циркуляции батарей. Решение 4. Все компоненты автомобиля имеют напряжение 800 В, а силовая батарея может гибко выдавать напряжение 400 В и 800 В, что совместимо с решением для свай постоянного тока 400 В. Типичные характеристики: быстрая зарядка постоянным током, медленная зарядка переменным током, электропривод, силовая батарея и высоковольтные компоненты — все 800 В; две аккумуляторные батареи напряжением 400 В соединены последовательно и параллельно и могут гибко выдавать напряжение 400 В и 800 В посредством релейного переключения, совместимого с зарядными блоками постоянного тока 400 В. Это решение имеет высокое энергопотребление для всего автомобиля, и его преимущество заключается в том, что необходимо добавить только один DCDC, но этот DCDC 400 В/800 В предъявляет высокие требования к безопасности, и его нелегко продвигать.
Решение 5. Только компоненты, относящиеся к быстрой зарядке постоянным током, имеют напряжение 800 В, а остальные компоненты поддерживают напряжение 400 В. Силовая батарея может гибко выдавать напряжение 400 В и 800 В. Типичные особенности: только быстрая зарядка постоянным током 800 В; Медленная зарядка переменным током, электропривод и нагрузка имеют напряжение 400 В; две силовые батареи на 400 В соединены последовательно и параллельно и могут гибко выдавать напряжение 400 В и 800 В посредством релейного переключения, совместимого с зарядными блоками постоянного тока 400 В и 800 В. Хотя стоимость новой системы невысока, а сложность трансформации компоновки автомобиля умеренная, это решение имеет недостатки с точки зрения энергопотребления, специальных изменений в аккумуляторной батарее и дизайна.
Учитывая производительность, стоимость системы и объем трансформации транспортного средства, ожидается, что вариант 1 «Все компоненты транспортного средства имеют напряжение 800 В, а усилитель электропривода совместим с свайным решением постоянного тока 400 В» будет решением, которое будет быстро продвигаться в ближайшем будущем. термин.
Английский
