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快充技术,方为电动汽车突破之道

   日期:2022-07-16     浏览:1    评论:0    
核心提示:又到夏天了,汽车自燃事件又回到了大家的视野。只不过这一次,大家会把注意力放在电动车上。网络上经常出现的电动车自燃事件,总
 又到夏天了,汽车“自燃”事件又回到了大家的视野。只不过这一次,大家会把注意力放在电动车上。网络上经常出现的电动车自燃事件,总能在短时间内获得极高的曝光率,被提示的车企也热衷于在第一时间发声(撇清自己)。
 
 
据国家应急管理部消防救援局4月3日发布的“全国一季度火灾21.9万起,死亡625人”!指出2022年第一季度,全国共报告各类车辆火灾1.9万起,比2021年同期增长8.8%;细化后,增长尤为突出的是新能源汽车和电动自行车两大类,同比分别增长32%和35.9%。2022年第一季度,与新能源汽车相关的火灾有640起。即使在一季度的90天里,平均每天都有7辆以上的新能源汽车发生火灾,电动自行车更多,这也是为什么禁止电动自行车在楼道充电的原因。值得注意的是,两起火灾的增长率均高于车辆火灾的平均增长率。
 
 
“新能源汽车”和“大火”结合在一起,大多数人应该很容易联想到网络上频繁活跃的“新能源汽车自燃”。看来新能源汽车“自燃”的问题不是空穴来风。与传统燃油车因线路、零部件老化自燃(占绝大多数)不同,新能源车自燃多归咎于“电”,最“锅”的是“电池”。看来,新能源汽车无论在什么地方、什么情况下自燃,电池都要背一个“大黑锅”。真的是这样吗?
 
电动车因“电池”不完全自燃
 
动力电池作为电动汽车最重要的部分,一直是各大整车厂商和零部件供应商的主要研究部分,包括但不限于电池密度、布局、模块、材料等。最终目标是使用容量更大、体积更小、更容易放置的电池,以保证电动汽车更长的电池寿命。或许是R&D过于激进,迭代更新速度过快,导致消费者对动力电池的不信任。甚至电动车一自燃就武断地认为问题出在电池上。
 
 
的确,不可否认的是,盲目追求电池能量密度确实增加了动力电池热失控的可能性。很多电动车自燃的例子也是由此引起的,但这种情况在近两年很多车企的努力下似乎有所改善。
 
 
一般来说,动力电池受挤压变形,有“自燃”的风险,但几家车企在电池安全方面下足了功夫。对于电动汽车的电池安全测试,针刺测试是最严格的安全测试之一。简单来说,针刺测试就是用尖锐的物体刺破电池组的隔膜。电池组内部原本稳定的化学状态因针刺而变得不稳定,正负极短路,极易引发火灾甚至爆炸。针刺实验是在车辆使用过程中,模拟电动车电池被路面尖锐物直接刺破的环境,也是电动车电池面临的最极端的考验之一。
 
 
早在去年,极氪001电池就在全网监督面前进行了测试,并使用了直径为8mm的针头进行针刺实验。在针刺实验开始时,其电池组的BMS系统及时触发了热事件报警信号,并在第一时间进行了处置,从而及时阻断了热量的传播。然后电池组冒烟,刺破的电芯最高温度801.4℃,电池组没有起火爆炸。让电池组静置24小时,电池组回到室温。
 
 
在氪针刺实验之前,比亚迪还发布了一段对比三种电池针刺实验的视频,显示刀片电池克服了电池内部短路导致的热失控,成功攻克针刺穿透测试。可以看到,目前电动车的动力电池几乎都是采用了先进的材料和成熟的BMS系统,保证了变形损坏的安全性。同时,国标对电动车的动力电池也有很高的要求。看来电池不容易失控,达到车辆“自燃”的效果。现在电池的安全性有了保障,电动车自燃的原因是什么?不知道大家有没有注意到,很多电动车的“自燃”其实都是在充电过程中发生的,这和充电过程中的热管理有很大关系,尤其是快充。
 
快充急需突破。
 
 
首先,在现实生活中,尤其是一线城市,电动车车主很难“找到充电桩”。好在随着国家电网、星星充电等企业和众多车企的自营充电网络布局,充电桩的建设速度越来越快,但这也间接造成了另一个问题,就是充电慢,充电时间长。很多车友应该是遇到一个充电站,才发现没有备用充电桩,然后再找下一个。
 
 
造成这种现象的原因有两个,一是充电速度不够,二是电动汽车的电池容量普遍在增加。两年前,续航里程超过600km的纯电动汽车还不多见。现在新上市的纯电动车大多续航里程在600km左右,甚至700km甚至1000km。电池容量的普遍增加间接拉长了车辆的充电时间,对车辆的充电速度提出了更高的要求。
 
根据初中学的物理知识,功率=电压×电流。如果你想提高充电速度,也就是提高充电功率,提高电压或者提高电流,都可以达到这个效果。由此,市场上提高充电效率的车企分为两大派,即“电压派”和“电流派”。
 
 
其中,“电流派”的代表企业就是大名鼎鼎的特斯拉。其V3超级充电桩可实现250kW的超快充电,仅需400V电压即可完成。受到了广大车友的好评,但在“超快充”的目标背后,也对车辆和充电桩提出了考验。
 
 
根据焦耳定律,热量=电流的二次方×电阻×时间。在时间和电阻保持不变的情况下,发热量与电流的二次方成正比,也就是说随着电流的增大,发热量在二次方增大,这就对充电时的热管理提出了更高的要求。同时,大电流通过时对充电线束的要求更高。目前能满足大电流快充要求的厂商和供应商少之又少,特斯拉是少数能将其发扬光大的车企之一。
 
 
第二大学校“电压学校”,顾名思义,选择的是提高电压的方式。比如去年上海车展,比亚迪公布了E-platform 3.0,极地氪海的浩瀚架构公布了800V系统,长城的极狐和蜂巢动力也提到了800V的想法。
 
 
去年8月30日,广汽阿亚恩发布A480超级充电桩,可实现“充电5分钟,续航200公里”。高压平台最大工作电压和充电功率可达880V和480kW,过充电桩最大电压和电流分别可达1000V和600A。随后,蓝兔和小鹏也发布了他们自己的800V高压碳化硅充电平台的想法。
 
“电压派”大多是独立企业。与“现在的学校”相比,它在热管理方面的考验会小很多。毕竟焦耳定律和电压无关。这意味着只有电压足够大,甚至可以牺牲一部分电流,才能达到快充的效果。关键是大大减少了充电过程中对热管理的考验。
 
 
“电压派”的好处是立竿见影的,但目前应用的很少,最大的问题是材料。目前核心的耐高压材料是碳化硅,但其核心产地不在中国。采购就意味着高成本,而且因为别人做法的局限,对于自主车企来说显然是无法接受的。因此,寻找碳化硅的替代品成为自主车企和供应商公司进化快充功能的关键。
 
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