打开APP

巨湾技研:凤凰电池可实现车内400V/800V自由切换

400V电压下行车,800V电压下充电——这是巨湾技研在平衡成本和快充需求下给出的解决方案。

6月6日,巨湾技研正式发布了全新自主研发的巨湾凤凰电池。

按照巨湾技研的介绍,凤凰电池可以全天候(高低温)条件下均如常运行,并在300~1000V不同电压平台上均可实现最高8C极速充电(0-80%充电仅需6分钟)的能力。

具体做法上,通过改变电池的串并联,实现车内电池400V和800V自由切换,这是巨湾技研凤凰电池的关键亮点。

相比此前推出的3C、6C电池,巨湾技研在超高导热率低维材料的热管理系统上也有所突破,从而解决气温对电池充放电方面的影响。

当然在充放循环寿命上,巨湾技研方面给出的数据是能够达到2000次。

总线电压升降开关矩阵

先来看巨湾技研的最大亮点高低压切换装置。

巨湾技研的总体思路很简单,两个400V的电池包,充电时,串联达到800V;行车时并联,还维持400V。

也就是说,仅直流快充相关部件为 800V,其余部件维持 400V,通过动力电池灵活输出400V和800V方案。两个400V动力电池通过开关的切换串并联,来灵活输出 400V 和800V电压,这样车辆就可以兼容 400V和800V 直流充电桩。

这样做的好处是,车企不需要提升整车的电压平台,仅通过开关来控制电池包电压,达到电池高压快速充电的目标。

据巨湾技研透露,他们采用的是部分继电器和碳化硅二极管等做开关,之所以采用碳化硅是为了将体积做小。

这里有个背景知识铺垫。快充要通过充电功率的增大来实现,充电功率则由电流和电压共同决定。P=U*I。因此,高电压、大电流是实现快充的主要方式。

在功率相同的情况下,电压越高通过汽车线路的电流越小,根据焦耳定律Q=I²Rt可知产生的功率损耗也越小。因此要想使整个系统效率更高,可增加电池组电压可降低电流,进而降低损耗。

因此,国内企业普遍采用的是提高电压的方式实现快充。

要实现车辆800V快充,按照大类分,一般有三种方式,分别是纯800V电压平台、800V电池组搭载DC/DC转换器、两个400V低压电池组,各有优劣。

纯800V电压平台能量转换效率高,但是直流快充交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为800V,做到耐高压,整体成本会有明显上升,尤其SiC的大量应用会明显拉升成本。

如果车辆是800V电池组搭载DC/DC转换器,则继续使用400V的架构,车端改造费用低,但电压经DC/DC转换后会损失部分能量,导致能量转换效率低。

两个400V低压电池组采用串并联的形式,即充电时串联800V、放电时并联400V,通过继电器来控制串并联。目前看,巨湾技研采用的就是这一方案,电压升降开关矩阵——继电器、SiC二极管等,来控制电池的电压

谈到SiC二极管的应用时,巨湾表示,这主要为了减小体积。

巨湾技研方面认为,这一方案于直接应用800V高压平台,成本是大大降低的。巨湾技研方面不否认800V高压平台的趋势,但他们判断这个应用有个发展过程,渗透率逐步提升,在这个过程中,他们选择了高低压切换的方案作为过渡。

巨湾技研方面看来,现在很多主机厂还是仍然采用400V的中低压平台的架构,他们的设计就是让更多的厂商,在不变动自己原有的中低压平台架构的情况下,就能享受到超级快充的技术。

目前国内外也有些高低压的转换方案。巨湾在谈及他们产品特点时表示,其他企业在高压充电情况下,其他车载电器都是不工作的,无法同时运行两个不同电压平台,巨湾的方案解决了这个问题。

换句话说,巨湾的凤凰电池一边可以800V充电,同时可以在400V下运行空调。

优化系统和电芯材料

在巨湾技研介绍中,他们采用了轻量化超高导热率低维材料为基础,并通过极限利用电芯换热面积来搭建热管理系统,使得换热面积相比传统方案提升18倍,实现电池的极速冷却和加热,控温速率提升3倍,冬季可实现5分钟从零下20度升至25度的急速热车,对提升北方地区用户使用体验有好处。

此外,巨湾技研介绍,他们还全面提升成组率和安全防护能力。在电池结构创新设计方面,巨湾凤凰电池采用超导热、加热、缓冲、隔火材料多合一弹仓式结构,将电芯置于紧凑的“弹仓”内,不仅电池的热管理被极大改善,而且抗冲击、抗穿透能力也显著增强,同时使系统体积利用率可高达75%

当然,这个成组率是采用了CTP无模组的集成模式达到的。

在提升成组率方面,各家电池企业的思路也大致相同,将功能合并以增大有效体积利用率。

电芯方面,要实现快充,要解决负极析锂、正极颗粒破碎老化的问题。充电过程中锂离子从正极脱出进入电解液穿过隔膜最后嵌入负极,这个速度越快,充电速度越快。

在这个思路下,科研人员不断改进、优化材料。他们通过试验发现,正极通过高例子导的玻璃相包覆层,特殊元素掺杂等技术,可形成径向对齐的精细结构,让锂离子可以更快速度从正极脱出移出到负极。

电解液方面,则是通过添加特殊介电特性溶剂,让锂离子高速移动到负极。

负极通过梯度极片、垂直多孔设计、三维导电网络、特殊无定形材料包覆石墨等技术,来大幅改善负极析锂问题。

五大性能突破

巨湾技研认为,通过上述技术改进,凤凰电池具备五大性能突破。

一是,可以实现全天候运行和XFC极速快充。凤凰电池实现全气候条件下的0-80%极速充电仅需6分钟(8C),并确保整车在全气候(尤其低温)条件下续航里程不打折扣。

二是,主被动加持,安全性能再提升。在主动安全方面,巨湾的热管理极大降低了发生热失控的概率并有提前预警功能,通过对每颗电芯状态的高精度监测、估算及毫秒级精准控制,有效防止电池发生过充、过流等安全隐患。

在被动安全方面,巨湾凤凰电池搭载超高导热率低维材料热管理单元,同时还对电芯提供了强大的“弹仓式”安全防护功能,即使发生电芯热失控,也被遏制在“弹仓”内而不扩散,同时极速冷却技术有效带走发热,在电池系统触发热失控实验中实现48小时不起火。

三是,缩小电芯温差,提升循环寿命。巨湾方面介绍,凤凰电池的电芯本身具备超长寿命的特点,还搭配极致控温的热管理系统,确保电池始终工作在最舒适的温度和极小的温差范围内,大幅提升的循环寿命可达10年或80万公里。

四是,高能量密度支持长续航。系统高集成化设计,凤凰电池的能量密度可达260 Wh/kg,实现一次充电可续航1000公里。

五是,低成本模块维护带来更优经济性。巨湾方面认为,其基于先进的模块化设计理念,使系统维护更加便捷,有利于电芯的梯次利用,同时带来整包电池的轻量化和成本的降低。

巨湾技研表示巨湾凤凰电池将于明年在巨湾技研(南沙)储能器件与系统生产基地实现量产,并有望于明年底装车配套。

目前该款电池尚未量产,量产搭载后的性能如何,还需拭目以待。

来源:第一电动网

作者:NE时代

本文地址:

返回第一电动网首页 >

相关内容
全部评论·0
暂无评论
我要评一下