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小鹏汽车;黑科技解决续航和充电的困扰

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极简大咖

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发表于 2022-7-28 06:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
小鹏汽车;黑科技解决续航和充电的困扰

这次开门见山了,不藏着掖着啦!文章的开端就告诉你所谓的黑科技——800V高压SiC平台。在智能电动汽车领域,800V和SiC一直是业内最佳的拍档组合,它俩相辅相成让系统优势的作用更上一层楼,在充电和续航方面实现功能全面升级。

小鹏G9正是搭载了这一平台,达到了“充电5分钟,续航200km+”的行业领先水平。



开始快充时代的800V高压平台

新能源车主的一大焦虑就是充电慢,而800V高压平台恰好解决了这一难题。

在电池容量一定的情况下缩短充电时间,需要提高充电功率:

t(充电时间)=W(充电量)/P(充电功率)

汽车行业提高充电功率的普遍技术路线,一是提高充电电压,二是提高充电电流:

P(充电功率)=U(电压)*I(电流)

小鹏800V高压平台做到了高电压和高电流双管齐下:电流方面,峰值充电电流可达600+A;电压方面,量产电动车的架构电压普遍在400-500V,而小鹏实现了远超行业平均工作电压的800V级,并可兼容不同电压充电桩。这样一来,800V高压平台带来的充电体验将会更加快捷,新能源车型与传统油车在补能方面的差距将大大缩小。

除了充电速度的提高,800V高压SiC平台的另一大核心技术突破就是应用了最新一代的电力电子技术——碳化硅器件。得益于耐高压的特性,碳化硅可以控制更高的系统电压,因此被认为是800V高压平台的最佳拍档。

碳化硅是什么神秘物质?它和电动车的关系是?



突破半导体发展瓶颈的碳化硅

要说到电车的续航问题,压力不可避免地来到三电系统这边。我们都知道,想让电动车跑起来,需要电池、电机和电控的良好配合。但是电池和电机之间存在一点“交流障碍”:电池输出的是直流电,电机需要输入的交流电。想要让二者无障碍协作,就需要一个名叫“功率器件”的转换器,将直流电转化为交流电。

现在的电动车常用的功率器件中多采用第一代半导体材料,也就是硅。然而,传统硅虽然作为半导体元老级贡献者开创了信息时代,也以其平价好用的特性在半导体圈称霸多年。但受限于物理性质,硅基材料存在严重的功率损耗且发热严重,这将导致行驶里程的缩短和充电时间的延长。

随着新能源汽车的飞速发展,传统硅基器件意识到自己的性能已接近极限(比如不再能满足小鹏等车企的800V充电平台),于是它黑化,哦不,碳化了。



顾名思义,碳化硅是碳和硅组成的化合物。同样作为半导体材料,碳元素的加入让碳化硅的性能从1.0跃升到3.0,在功率密度、禁带宽度、电子漂移饱和速度和热导率等方面可谓是全方位碾压:

o电子漂移饱和速度是硅的大约2倍

o碳化硅的禁带宽度是硅的大约3倍

o导热率是硅的大约4-5倍

o击穿电压是硅的大约8倍

o功率密度是硅的大约50倍

以更直白易懂的方式总结一下上述数据所体现的碳化硅的核心优势,就是高效率、低损耗、耐高温。小鹏G9通过应用高压SiC技术,电驱综合效率提升了2%以上。具体到能为车主提供的利益,主要体现在增加续航里程和节省车内空间。



增加续航里程

碳化硅能够降低器件电阻,损耗相比硅器件减少70%-80%。这里我们来做一个简单的数学题:已知综合工况下, 电驱系统的能量损耗约占整车损耗的16%,而功率半导体在电驱系统的能量损耗中约占40%。如果碳化硅综合损耗比硅器件低75%,求使用碳化硅器件比使用硅器件提升了多少行驶里程。答案:16%*40%=6.4% (功率半导体的损耗)

6.4%*75%=4.8%(按照比硅器件降低75%损耗条件下,碳化硅的损耗)4.8%/(1-4.8%)=5.04%(系统效率的提升)

因此,使用碳化硅器件可以提高约5%的系统效率。换句话说,同样的电池容量和整车行驶条件不变的情况下,综合续航里程可以约提高5%。

节省车内空间

此外,得益于碳化硅的高带隙、高导热率和不易发生表面电流泄露的特性,碳化硅器件在高温环境下的工作状态更稳定,对散热系统的要求降低,也就节约了散热系统的体积,把更多空间留给座舱。



体验升级,不止在车端

满足用户充电和续航需求是小鹏设计研发800V高压SiC平台的出发点,提升超充能力与充电桩全面布局相融合是小鹏一直坚持的发展路线。

为了充分发挥800V高压SiC平台优势,我们将铺设中国首个量产铺设480kW高压超充桩,并且希望在未来 2 年内建成高压超充网络,将小鹏的高压超充桩铺设至全国大部分县级市和高速公路,让鹏友走到哪里都能快速补能,无忧续航。

小鹏G9作为一款黑科技的旗舰车型,它不仅支持800V超充能力,还有800V 高压超充体系,在充电和续航方面得到了完美提升,更好的解决鹏友在此方面的担忧。


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