五大全球首创技术,比亚迪如何让快充秒变超充?
在长假开着新能源车出门,最头疼的想必要属充电问题。
许多人在买纯电新能源车之前,以为有了800V平台的加持,喝一杯咖啡的时间就可以补充几百公里的续航里程,做到跑遍全国都不慌。而在经历过几次节假日出门之后,许多人都认清了现实——由于纯电新能源车除了充电之外没有其他补能方式,充电桩前的队伍再长也得硬着头皮等待。
根据中国充电联盟截至今年9月公布的最新数据来看,联盟内成员单位总计上报的公共充电桩数量为246.2万个,但其中能有多少电流超过300A的超充桩呢?恐怕不超过3%......许多公共充电设施均按照2015版的充电国标进行设计,最大充电电流限制在了250A,让排队等待充电自然成为了节假日中新能源车型的常态。
有意思的是,比亚迪拿出的双枪超充技术却能在超充桩不足的大环境下,有效提高补能效率。 也正是这项技术不需要改变公共快充桩的硬件基础,可以做到有桩即可充,但超充般的体验并不打折,才能在广阔的全国范围内都显得尤为实用。
顾名思义,双枪超充技术就是使用两根充电枪进行补能,原理则是比亚迪的诸多车型已经预设了A和B两条可独立运行、又可同时工作的充电回路,在仅有一根充电枪的时候,即使有了双枪超充技术也只有一条充电回路在运行,整体充电的表现不会和其他新能源车辆有很大差异,而只要插上两根充电枪,系统便会根据情况来增加电流的输出,最高可实现充电电流翻倍至500A,很符合如今80kW至120kW公共快充桩的设计。
以腾势N7为例,双枪超充技术可以让最大充电功率达到230kW,即15分钟时间,就能补充最高350km的续航里程,表现完全不亚于造车新势力车型用上超充桩的情况。而即使是单充电枪充电,腾势N7也能做到150kW的最大充电功率。
另一方面,为了让双枪超充技术可以稳定发挥,比亚迪还一并拿出了电池复合直冷技术,先通过电池上下两面均铺设直冷板的基础设计,让电池的冷却面积增加100%,再以智能实时分区调节上下层冷板的换热量,最终让换热能力提升了85%。搭配比亚迪全球首创全场景智能脉冲自加热技术,如在-30℃的极寒环境下,由于相比传统电池加热方案的速率提升230%,最终完成充电的时间也要降低30%,从而让比亚迪获得了北方车主们的一致好评。
有人或许会问了,为什么比亚迪的双枪超充技术能如此符合中国消费者的使用需求?
毕竟,比亚迪可是新能源领域中的先行者,甚至早在2015年就已经拿出了全球首创乘用车800V高电压平台,如今领先那些造车新势力可是足足有2、3代!而在比亚迪20年来不断实现技术从0到1突破的同时,所积累的新能源技术就令人瞠目结舌,能拿出最符合中国消费者使用场景的东西自然是情理之中了。
明年普及超快充就靠它了?
我们今天聊点硬核些的话题。
前几天宁德时代发布了全球首款磷酸铁锂电池4C超充电池,并命名为“神行电池”。宁德时代声称,神行超充电池可以实现“充电10分钟,续航400公里”,并达到700公里以上的续航里程。
随后阿维塔立马发布消息,神行电池将会率先在明年一季度搭载在阿维塔11上;而极氪的官方微博也发布了祝贺海报,暗示极氪也将会采用神行电池。
讲真,相比起那些新车发布会,电池技术这种的新闻往往不太受大家关注,一般人对电池技术这些枯燥的技术也未必感兴趣。但考虑到现在电动车的潜在消费者越来越多,关于电池的知识我觉得还是值得和大家聊一聊的。
一、麒麟电池和神行电池是什么关系?
在聊神行电池之前,不得不先说说宁德时代的麒麟电池。虽然都是电池的名称,但两者的概念在本质上却是不一样的。
麒麟电池是宁德时代第三代CTP(Cell To Pack)无模组电池包的一个名称,所以实际上这是代表一种有别于过去的新的电池包结构和封装方式,主要特点是通过改变电池包结构,在电芯之间加入水冷板,大幅提升了散热能力,可以满足4C快充的需求。而且水冷板本身也具有缓冲作用,提高了安全性。由于结构的改变,也提升了电池内的空间利用率,从而提升了电池包的能量密度。
所以麒麟电池理论上是可以支持三元锂和磷酸铁锂两种体系的,但目前似乎只量产了采用三元锂体系的麒麟电池。目前的三元锂麒麟电池,也分为普通版本和4C版本。极氪001和009上用的是普通版,理想MEGA上的是4C超快充版。
二、支持4C快充的磷酸铁锂电池有什么好处?
这里先补充个小知识,麒麟电池之所以要采用电芯大面积冷却技术,是因为4C高压快充会产生更多的热量,对电池包散热有更高要求,而三元锂比磷酸铁锂对高温更敏感,高温下更容易发生热失控。
众所周知,磷酸铁锂的优点之一,就是热稳定性更好更安全,但也有两个缺点,一是能量密度稍低,且由于导电性不如三元锂,所以快充能力不如三元锂;二是低温情况下,磷酸铁锂的电量缩水严重。
简单地说,三元锂怕热,磷酸铁锂怕冷。
而这次发布的神行电池,是只采用磷酸铁锂体系的4C超快充电池。
宁德时代依靠最新的电化学技术,包括采用新的正极材料提升锂离子的脱出速度,采用新的电解液配方来提升锂离子通过速度,采用新的电芯温控技术,在低温环境下可以快速加热到最佳工作温度区间等,来让“改造“后的磷酸铁锂电池实现了4C超快充能力。
或许是对散热的要求降低了一些,所以在神行电池的发布会上,只是提到“在CTP3.0的基础上,开创性地提出一体成组技术”。而在官方的电池包爆炸图以及现场的电池包模型上可以看到,神行电池上似乎并没有像此前三元锂的麒麟电池那样带有网格状的大面积水冷板。
宁德时代这次并没有透露神行电池的能量密度,但我猜测,神行电池的能量密度或许会略高于之前曾提及到,采用磷酸铁锂体系的麒麟电池160Wh/kg的水平。
目前搭载140kWh麒麟电池版本的极氪001,CLTC续航就达到了1032公里,如果简单直接粗暴地按照这样的能量密度比例去反推,这块神行电池在同样条件下,如果要实现700+km的续航里程,就需要接近150kWh的电量。
作为对照参考,现款阿维塔11搭载宁德时代116kWh三元锂电池包的超长续航单电机版的CLTC工况续航里程为705km。
三、800V高压快充普及的时候到了?
虽说现在大多数的城市里和高速公路上的各种品牌专属/第三方快充桩都不少了,但我在前面的一些新车销量分析文章里面也有说到,新能源车中插混和增程能卖得那么火爆,从另一侧面也说明了现在很多消费者依然是有充电焦虑和里程焦虑的,希望必要时能通过加油来“保底”买个安心。
800V高压快充是现在行业主流的努力方向,这个话题我之前也专门聊过好几次了。相比起高功率(480/600kW)超充桩的站点铺设问题,4C电池的普及显然才是最紧要的瓶颈。
你可以看到,小鹏虽然从G9开始就已经采用了800V高压平台,但4C三元锂超快充电池仍只属于选装配置,而在G6上也只是全系标配3C电池。
目前小鹏G9上的这块4C三元锂电池来自欣旺达,而首款搭载宁德时代4C麒麟电池的理想MEGA最快也要到今年底才能上市。
更高的技术性能要求和成本注定了4C三元锂电池短期内还只能出现在部分中高端电动车上面,而这也成为了阻碍超快充技术推广普及的最大难题。
可以讲,这块4C磷酸铁锂电池,充电10分钟续航400公里的能力,已经和小鹏G9 上的那块4C三元锂电池不相伯仲了,但磷酸铁锂更低的原材料成本,让神行电池在不用牺牲太多续航能力的情况下,在成本上具备了更明显的优势。
更低的成本,就意味着神行电池有更多可能出现在中低端车型上,“800V+4C超快充”就更容易被推广。
新势力中,除了小鹏和阿维塔外,理想(纯电)、智己、极氪、蔚来都明确会推出支持800V高压快充的新车。宁德时代的神行电池,很可能都会成为这些厂商的目标。
至于神行电池的成本优势是不是足够有吸引力,我们明年看看阿维塔11新车型的价格就知道了。
另外,不知道另一家电池巨头,比亚迪的4C电池是否也已经在路上了呢?
比亚迪快充转换头原理初析。唐DM恐怕用不了
比亚迪宋Plus DM-i车型3月25日也就是今天上市,最近预热阶段透露出的最“意外”信息是:车上没有专门的快充插口,而是通过一个转换头与慢充公用一个插口,如下图。
快慢充转接头
很多人尤其是老比亚迪车主特别关注这个转换头能不能在旧款唐(宋秦)DM车型上使用,那我就尝试先从原理上简单分析一下,车型上市后我会找一个快充转换头实物拆解再看看。
本文有三个重点:
充电桩国标中对快充及慢充接口的引脚定义快充转接头的电路原理分析结论,老DM车型能不能用?国标充电口定义GB/T 18487.1-2015是关于充电桩的最新国标,其中有直流快充与交流慢充接口的详细引脚定义。需要注意两个重点:第一,慢充口有7个引脚,而快充口有9个引脚;第二,快充口采用CAN总线通信,而慢充口仅用一个CP引脚发送PWM波作为充电握手控制引导。
慢充接口定义
快充接口定义
比亚迪快充转接头电路原理分析既然国标中快充有9个引脚,而慢充有7个引脚,那么这个转接头面临的第一个问题就是如何把9根线转为7根。方法无外有两个:第一是合并,即把某两组线并联起来;第二是删除,即少接两根线。从引脚的定义上看,我认为没有可并联的线,所以转换过程中只能少接两根线。用排除法分析,对于快充,必须有的线是:
直流电源两根线(DC+及DC-)接地保护(PE)CAN通信总线(S+及S-)。不用这个总线就没有办法跟国标快充桩握手,这两根线不能省。充电连接确认(CC1,CC2)。这是涉及插头可靠连接的安全互锁引脚,必须有!不能学某快充改装用插针短接!上面已经有7根线了,那么,可以不接的只有低压辅助电源A+及A-这两根线。辅助电源(12V或24V)的作用应该是给车辆内部的电池管理系统BMS及一些电控器件(如继电器)供电,而比亚迪车辆内部是有这些电源的,不接也无所谓。我猜测的转接头内部连线如下图所示。
转接头内部连线(猜测版)
把9根线转为7根只是转接的第一步,在车辆内部还需要设计一个切换控制电路,让这些线在快充和慢充不同的场景可以接到相应的回路。
快慢充切换控制回路
老唐(宋秦)DM车型能不能用这个转换头?显然,老DM车型内部应该是没有快慢充切换控制回路的,就算是宋Plus DM-i的51km续航版里也没有,所以这些车型都无法使用这个转接头。不仅仅是硬件,即使有这个切换控制回路,电控系统软件也要匹配(至少得能跟快充桩通信吧)才能让整个系统工作。
我还看到一些五菱宏光EV车主对这个转接头抱有期待,以为类似产品也可以让他们的车使用快充,这就有点扯远了。五菱EV的快充问题,下回分解吧。