11kw电机额定电流多少,100kw电机额定电流多少

11kw电机额定电流多少,100kw电机额定电流多少

题图来自Unsplash,基于CC0协议

“主要是油车没有那么多麻烦事。”周深这次十一假期和家人跨省自驾游,他在去年已购置一辆纯电汽车。但考虑到出远门,周深还是觉得油车靠谱。

周深说的“麻烦事”是纯电车型的里程焦虑。每逢节假日,高速路口的充电桩会彻夜排起长队,有车主在朋友圈自嘲凌晨三点还守在充电桩排队。随着新能源汽车渗透率的增长,“充电一小时,排队五小时”成为电车车主新的痛点,直呼“电动爹”。

增程式国庆充电

根据汽车之家发布的《2021中国汽车市场消费趋势洞察报告》显示,有超过6成的消费者认为,充电便捷性是选购新能源车型的首要因素。

充电慢、充电难成为电车车主的心病。如何缓解补能焦虑,新能源厂商给出一个方案——800V高压平台,将充电时长缩减一半,实现“充电5分钟,续航200公里”的小目标。

2019年,保时捷首推基于高压平台的量产车型Taycan。小鹏、极狐、埃安、极氪等国内厂商,大众、奔驰等外资车企纷纷跟进,押宝高压平台。在近期小鹏G9发布会上,小鹏CEO何小鹏扬言要接棒保时捷。

招商证券研报指出,800V电压平台可降低电池包充电热量、提升EMC(电磁兼容性),提升效率和续航,让充电补能无限接近燃油车的加油体验。

被视为压倒燃油车最后一根稻草的800V快充,能否实现像加油一样便捷?

燃油车大限将至?

在新能源车渗透率突破20%后,新势力已经开始思考何时取代燃油车。

今年8月,何小鹏在超级补能发布会上再次看空燃油车,表示未来超快充+充电桩建设,将改变市场格局。10万元以下燃油车将很被淘汰,10万-20万元区间内燃油车将被混动和纯电车型冲击,混动表现更突出;20万元以上,则是纯电车型将更强。

何小鹏替代燃油车的设想,高压平台技术下放以及配套的超级充电桩缺一不可。

就像保时捷Taycan,一杯咖啡满电体验,只能使用保时捷专用超充站,其他厂商或者第三方超充桩的充电功率大打折扣。去年11月,特斯拉在荷兰开放部分超充桩,允许非特斯拉品牌车型使用。但根据保时捷Taycan车主发布的体验视频显示,特斯拉超充桩在给Taycan充电时,输出功率在130kW左右浮动,约为V3超充桩峰值功率250kW的一半。

第三方充电桩不适配自家车型。因此,主机厂在推出800V车型时,也会配套建设自家超充桩。

一般情况下,400V电压平台,峰值充电功率约为250A×400V=100kW。提升充电功率,分化出大电流和高电压两条技术路线。

特斯拉、极氪、广汽埃安等厂商押宝大电流。特斯拉相关人士告诉观察者网,特斯拉V3超级充电桩可实现最大600A+的电流。

但据安信证券分析认为,大电流的方案难以实现250kW以上的充电功率。大电流会使得电路中的连接器、电缆、电池的电连接、母线排等部件产生较高的热损失,其中电池在大电流充电期间容易发生过载、过热或充电电流受控降额等问题。目前在400V架构下极限电流一般为500A,特斯拉V3超充桩峰值电流超过600A并非全覆盖,仅在5%-27%SOC(系统级芯片)内实现250kW的最大充电功率。

而在800V架构中,电流同样为500A,车辆充电功率就已达到400kW,5分补能33kWh。如果按照百公里13kWh耗电量估算,5分钟的补能电量续航里程已接近300公里。

因此,800V高电压被看做真正实现快充的最优解。

充电时长缩短,意味着车辆不再需要通过大容量电池包缓解里程焦虑,电池包成本也相应降低。

同时,国金证券研报指出,800V电驱架构下,整车节能5-10%,能耗损失下降;同时降低车辆电线、电缆中铜的需求,实现车身低成本和轻量化设计。

纵有千般好,800V高压平台技术下放仍较缓慢,究其原因,离不开成本二字。

牵一发动全身

将电压从400V提升至800V,看似只是改变电芯串并联的方式,却是牵一发动全身的设计。

对于车辆而言,电压升高意味着大三电(驱动电机总成、控制器总成、传动总成)以及小三电(DC/DC直流变换器、车载充电机OBC、高压配电盒PDU)、空调系统都要适配更高的电压平台,需要重新选型。

以保时捷Taycan为例,整车需要为不同的元器件配备不同的电压,包括800V、400V、48V和12V四个电压平台,结构更复杂。仅仅是空调压缩机,就配备一个800V转400V的转化器用于供电,还额外搭载一台直流车载充电泵,将400V的充电桩输出电压升压至800V后再对电池进行充电。

同时,车载Si IGBT(硅基功率器件)正在接近材料极限,需要车企选择成本更高的耐压高、损耗低的SiC MOSFET(SiC基功率半导体)。

中金证券指出,IGBT关断时会产生拖尾电流,造成较大的开关损耗,因此限制了其高频驱动应用。相比之下,SiC材料能以多数载流子器件如MOSFET实现高压化,避免了开关损耗和频率限制问题。同时,SiC MOSFET有利于轻量化设计,如果将逆变器功率模块由Si模块替换为全SiC模块后,电机重量减轻了40%,尺寸减小了43%。

SiC MOSFET什么都好,就是价格太贵。中金证券估算,如果采用Si IGBT方案,功率器件单车价格约1500元,而SiC MOSFET方案下,其价格达到4500元。

除了功率器件,800V平台成本提高还包括线束成本、高压直流继电器、薄膜电容等方面。以高压连接器为例,400V平台车型高压连接器在15-20个,单价1000-2000元。而800V平台连接器在25个以上,单价成本提高到2500元以上。

各类零部件成本累计导致800V平台车型整车成本高企,背后还包括配套的高压充电桩。因此,车企只愿在高端车型中搭载高压平台。

不过,现阶段的电池材料和热管理系统技术是否成熟,能否保障电池安全?

根据国际交通通讯杂志发布的调查数据显示,在高倍率充电会使电芯温度短时间内大幅上升,且热分布不均匀,电芯正极区域发热集中;电芯温度过高会加剧电池析锂、SEI累积等问题,缩短电池使用寿命,严重时甚至会出现热失控链式反应,造成较大的安全威胁。

同时,电池系统具有明显的短板效应,单一电芯的局部过热将影响整个电池系统运行。因此,高倍率充电需要对电池冷却系统进行升级,提升散热均匀程度,特别需要对发热较为集中的电芯正极区域进行针对性冷却,确保电池的温度一致性。

更精细化的热管理成为车企新的研究重点。小鹏汽车相关人士告诉观察者网,小鹏汽车的的电池系统有完善的软硬件防护功能,可以在有异常电压或电流冲击的情况下及时保护电池,避免电池受损。一方面,电芯按照超充倍率专门设计,通过应用先进的6系三元材料与超充热设计,在G9上搭载电芯高倍率充电技术;另一方面小鹏汽车制定了相匹配的系统设计、充放电控制策略及热管理策略,确保电芯在用户使用期间满足电池的全生命周期寿命指标。

根据小鹏的规划,2022年底将在北京、上海、深圳、广州、武汉5个城市同步新上线7座小鹏S4超快充站。到2023年,小鹏汽车计划新增超过500座以上的S4超快充站,实现主要重点城市和核心高速沿线的S4站超快充网络覆盖。到2025年,小鹏汽车目标是累计建设2000个小鹏超快充站。

未来,随着超充站的铺建以及更多高压平台车型推出,燃油车的好日子不多了。

(应受访者要求,周深为化名)

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