最近,比亞迪發(fā)布了一項顛覆行業(yè)認知的充電技術(shù)——兆瓦閃充,首次在量產(chǎn)車上實現(xiàn)“充電4分鐘,續(xù)航400公里”的補能效率。本文將從硬件設(shè)計創(chuàng)新、優(yōu)缺點分析、未來展望這3個維度來解析這一突破性的創(chuàng)新。
硬件設(shè)計創(chuàng)新
單槍電流受限于接口標準(國標上限600A),所以目前理論上有一個單槍充電的物理極限,但是比亞迪另辟蹊徑,采用雙直流充電槍并聯(lián)實現(xiàn)電流疊加,繞過單槍限制。那具體是如何實現(xiàn)雙槍兆瓦充電?這需要充電樁硬件與車輛端硬件的配合,兩者缺一不可。
比亞迪雙槍超充樁的核心模塊包括:功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng),雙槍輸出模塊,智能控制系統(tǒng)以及通信模塊。
在功率系統(tǒng)中,整流級采用三相VIENNA整流器的拓撲結(jié)構(gòu),將交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電;濾波級采用LCL濾波器抑制高頻諧波;?DC/DC級采用LLC諧振變換器調(diào)節(jié)輸出電壓以適配不同的電池平臺。其中為提升能效,整流級和DC/DC級可能都涉及到關(guān)鍵器件SiC MOSFET,具備耐高溫、低導通損耗的特性。
在雙槍輸出模塊的設(shè)計中,采用獨立雙通道設(shè)計,每個充電槍對應獨立DC/DC模塊,支持動態(tài)功率分配。其中在雙槍均流控制中,通過FPGA的實時PID算法,減小雙槍充電電流偏差,避免因阻抗差異導致的功率損耗。另外超充的核心液冷槍線也不是傳統(tǒng)的線材,采用雙層不銹鋼液冷管+冷卻液組合,能有效降低發(fā)熱量,支持持續(xù)的大功率輸出。
在智能控制系統(tǒng)中,處理單元實時監(jiān)控電壓、電流、溫度等參數(shù),動態(tài)調(diào)節(jié)充電策略。其中核心的一環(huán)BMS協(xié)同,通過AI算法動態(tài)平衡電池SOC(電量狀態(tài))與溫控需求,支持-30℃至55℃全環(huán)境適配。
通信模塊一般支持CAN、以太網(wǎng)、4G/5G,用于實現(xiàn)遠程監(jiān)控和OTA升級。
在車輛端的硬件上,物理接口布局采用雙充電接口實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。而電池則是比亞迪自家的閃充刀片電池,通過內(nèi)骨骼式CTB結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電池包與車身一體化設(shè)計,提升結(jié)構(gòu)強度與散熱效率,通過高鎳低鈷正極+硅碳負極材料優(yōu)化,使電池內(nèi)阻降低50%,支持10C超高倍率充電。充電過程中電池的散熱尤為重要,閃充刀片電池采用雙面直冷板設(shè)計,換熱面積增加100%,結(jié)合冷媒相變技術(shù),將電池溫度控制在25-35℃最佳區(qū)間。電池端采用梯度電極與超導電解液,縮短鋰離子傳輸路徑,配合智能BMS還能實現(xiàn)末端脈沖充電。
總的來說,比亞迪兆瓦閃充是一種協(xié)同創(chuàng)新,通過雙槍高壓接口?(突破功率限制)與閃充刀片電池?(材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新)構(gòu)建了“油電同速”的硬件創(chuàng)新,其技術(shù)路徑兼顧性能與兼容性,為行業(yè)提供了一種可規(guī)?;瘡陀玫某斐浣鉀Q方案。
優(yōu)缺點分析
先談優(yōu)勢:從成本效益來看,相比單槍方案(比如也是1000A方案),雙槍可以節(jié)省液冷槍線成本,并且比亞迪的雙槍兆瓦閃充復用現(xiàn)有國標接口,也就是無需重新開發(fā)新供應鏈,節(jié)省成本;從安全性來講,雙槍電路設(shè)計有效降低單槍充電的大電流,降低了接觸器電弧風險 ,在電池端也由于雙路徑輸入,減少局部過熱 ;在兼容性上考慮也十分周全,單槍模式與普通直流樁兼容,通過DC/DC也能自動切換適配400V/800V平臺。
有優(yōu)勢,當然挑戰(zhàn)也不小。從用戶體驗角度來講,以前只要插一根充電槍,但是現(xiàn)在要手動插拔兩根充電槍,再怎么說也至少要增加30秒操作時間吧;此外,基礎(chǔ)設(shè)施是個不小的挑戰(zhàn),兆瓦級充電需1250kVA變壓器(普通快充樁僅300kVA) ;從技術(shù)上講,雙槍充電的均衡誤差導致應該會有一丟丟的功率損耗 ;另外,低溫環(huán)境下的充電”永遠“是電動車的一個痛點。
未來展望
可以說比亞迪兆瓦閃充打開了電動時代的一個潘多拉盒子,原來硬件還可以這么創(chuàng)新。那未來的超充技術(shù)勢必會更加給力,比如配合新型銅合金接口將單槍電流提升至800A甚至更高,那雙槍豈不是更高(那3槍,4槍要逆天了<開玩笑>);比如減少人工干預的全自動充電機器人,這在人形機器人大行其道的今天這個設(shè)想應該不太遠;再比如等油車“末路” 了,將加油站轉(zhuǎn)型“光儲充一體站” ,建設(shè)光伏-儲能-超充微電網(wǎng)的全域超充生態(tài)。
總結(jié)
比亞迪兆瓦閃充的核心價值在于用工程智慧突破物理邊界——當行業(yè)困于“高壓vs大電流”的零和博弈時,它通過雙槍并聯(lián)開辟了第三條道路。這項技術(shù)不僅屬于實驗室里的參數(shù)突破,更是讓普通消費者觸手可及的普惠創(chuàng)新。隨著超充生態(tài)的完善,電動車終將跨越補能鴻溝,真正成為燃油車的終結(jié)者。