400V電壓下行車，800V電壓下充電——這是巨灣技研在平衡成本和快充需求下給出的解決方案。

6月6日，巨灣技研正式發(fā)布了全新自主研發(fā)的巨灣鳳凰電池。

按照巨灣技研的介紹，鳳凰電池可以全天候（高低溫）條件下均如常運(yùn)行，并在300～1000V不同電壓平臺上均可實現(xiàn)最高8C極速充電（0-80%充電僅需6分鐘）的能力。

具體做法上，通過改變電池的串并聯(lián)，實現(xiàn)車內(nèi)電池400V和800V自由切換，這是巨灣技研鳳凰電池的關(guān)鍵亮點(diǎn)。

相比此前推出的3C、6C電池，巨灣技研在超高導(dǎo)熱率低維材料的熱管理系統(tǒng)上也有所突破，從而解決氣溫對電池充放電方面的影響。

當(dāng)然在充放循環(huán)壽命上，巨灣技研方面給出的數(shù)據(jù)是能夠達(dá)到2000次。

總線電壓升降開關(guān)矩陣

先來看巨灣技研的最大亮點(diǎn)高低壓切換裝置。

巨灣技研的總體思路很簡單，兩個400V的電池包，充電時，串聯(lián)達(dá)到800V；行車時并聯(lián)，還維持400V。

也就是說，僅直流快充相關(guān)部件為 800V，其余部件維持 400V，通過動力電池靈活輸出400V和800V方案。兩個400V動力電池通過開關(guān)的切換串并聯(lián)，來靈活輸出 400V 和800V電壓，這樣車輛就可以兼容 400V和800V 直流充電樁。

這樣做的好處是，車企不需要提升整車的電壓平臺，僅通過開關(guān)來控制電池包電壓，達(dá)到電池高壓快速充電的目標(biāo)。

據(jù)巨灣技研透露，他們采用的是部分繼電器和碳化硅二極管等做開關(guān)，之所以采用碳化硅是為了將體積做小。

這里有個背景知識鋪墊?？斐湟ㄟ^充電功率的增大來實現(xiàn)，充電功率則由電流和電壓共同決定。P=U*I。因此，高電壓、大電流是實現(xiàn)快充的主要方式。

在功率相同的情況下，電壓越高通過汽車線路的電流越小，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知產(chǎn)生的功率損耗也越小。因此要想使整個系統(tǒng)效率更高，可增加電池組電壓可降低電流，進(jìn)而降低損耗。

因此，國內(nèi)企業(yè)普遍采用的是提高電壓的方式實現(xiàn)快充。

要實現(xiàn)車輛800V快充，按照大類分，一般有三種方式，分別是純800V電壓平臺、800V電池組搭載DC/DC轉(zhuǎn)換器、兩個400V低壓電池組，各有優(yōu)劣。

純800V電壓平臺能量轉(zhuǎn)換效率高，但是直流快充交流慢充、電驅(qū)動、動力電池、高壓部件均為800V，做到耐高壓，整體成本會有明顯上升，尤其SiC的大量應(yīng)用會明顯拉升成本。

如果車輛是800V電池組搭載DC/DC轉(zhuǎn)換器，則繼續(xù)使用400V的架構(gòu)，車端改造費(fèi)用低，但電壓經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后會損失部分能量，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率低。

兩個400V低壓電池組采用串并聯(lián)的形式，即充電時串聯(lián)800V、放電時并聯(lián)400V，通過繼電器來控制串并聯(lián)。目前看，巨灣技研采用的就是這一方案，電壓升降開關(guān)矩陣——繼電器、SiC二極管等，來控制電池的電壓。

談到SiC二極管的應(yīng)用時，巨灣表示，這主要為了減小體積。

巨灣技研方面認(rèn)為，這一方案于直接應(yīng)用800V高壓平臺，成本是大大降低的。巨灣技研方面不否認(rèn)800V高壓平臺的趨勢，但他們判斷這個應(yīng)用有個發(fā)展過程，滲透率逐步提升，在這個過程中，他們選擇了高低壓切換的方案作為過渡。

巨灣技研方面看來，現(xiàn)在很多主機(jī)廠還是仍然采用400V的中低壓平臺的架構(gòu)，他們的設(shè)計就是讓更多的廠商，在不變動自己原有的中低壓平臺架構(gòu)的情況下，就能享受到超級快充的技術(shù)。

目前國內(nèi)外也有些高低壓的轉(zhuǎn)換方案。巨灣在談及他們產(chǎn)品特點(diǎn)時表示，其他企業(yè)在高壓充電情況下，其他車載電器都是不工作的，無法同時運(yùn)行兩個不同電壓平臺，巨灣的方案解決了這個問題。

換句話說，巨灣的鳳凰電池一邊可以800V充電，同時可以在400V下運(yùn)行空調(diào)。

優(yōu)化系統(tǒng)和電芯材料

在巨灣技研介紹中，他們采用了輕量化超高導(dǎo)熱率低維材料為基礎(chǔ)，并通過極限利用電芯換熱面積來搭建熱管理系統(tǒng)，使得換熱面積相比傳統(tǒng)方案提升18倍，實現(xiàn)電池的極速冷卻和加熱，控溫速率提升3倍，冬季可實現(xiàn)5分鐘從零下20度升至25度的急速熱車，對提升北方地區(qū)用戶使用體驗有好處。

此外，巨灣技研介紹，他們還全面提升成組率和安全防護(hù)能力。在電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方面，巨灣鳳凰電池采用超導(dǎo)熱、加熱、緩沖、隔火材料多合一彈倉式結(jié)構(gòu)，將電芯置于緊湊的“彈倉”內(nèi)，不僅電池的熱管理被極大改善，而且抗沖擊、抗穿透能力也顯著增強(qiáng)，同時使系統(tǒng)體積利用率可高達(dá)75%。

當(dāng)然，這個成組率是采用了CTP無模組的集成模式達(dá)到的。

在提升成組率方面，各家電池企業(yè)的思路也大致相同，將功能合并以增大有效體積利用率。

電芯方面，要實現(xiàn)快充，要解決負(fù)極析鋰、正極顆粒破碎老化的問題。充電過程中鋰離子從正極脫出進(jìn)入電解液穿過隔膜最后嵌入負(fù)極，這個速度越快，充電速度越快。

在這個思路下，科研人員不斷改進(jìn)、優(yōu)化材料。他們通過試驗發(fā)現(xiàn)，正極通過高例子導(dǎo)的玻璃相包覆層，特殊元素?fù)诫s等技術(shù)，可形成徑向?qū)R的精細(xì)結(jié)構(gòu)，讓鋰離子可以更快速度從正極脫出移出到負(fù)極。

電解液方面，則是通過添加特殊介電特性溶劑，讓鋰離子高速移動到負(fù)極。

負(fù)極通過梯度極片、垂直多孔設(shè)計、三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、特殊無定形材料包覆石墨等技術(shù)，來大幅改善負(fù)極析鋰問題。

五大性能突破

巨灣技研認(rèn)為，通過上述技術(shù)改進(jìn)，鳳凰電池具備五大性能突破。

一是，可以實現(xiàn)全天候運(yùn)行和XFC極速快充。鳳凰電池實現(xiàn)全氣候條件下的0-80%極速充電僅需6分鐘（8C），并確保整車在全氣候（尤其低溫）條件下續(xù)航里程不打折扣。

二是，主被動加持，安全性能再提升。在主動安全方面，巨灣的熱管理極大降低了發(fā)生熱失控的概率并有提前預(yù)警功能，通過對每顆電芯狀態(tài)的高精度監(jiān)測、估算及毫秒級精準(zhǔn)控制，有效防止電池發(fā)生過充、過流等安全隱患。

在被動安全方面，巨灣鳳凰電池搭載超高導(dǎo)熱率低維材料熱管理單元，同時還對電芯提供了強(qiáng)大的“彈倉式”安全防護(hù)功能，即使發(fā)生電芯熱失控，也被遏制在“彈倉”內(nèi)而不擴(kuò)散，同時極速冷卻技術(shù)有效帶走發(fā)熱，在電池系統(tǒng)觸發(fā)熱失控實驗中實現(xiàn)48小時不起火。

三是，縮小電芯溫差，提升循環(huán)壽命。巨灣方面介紹，鳳凰電池的電芯本身具備超長壽命的特點(diǎn)，還搭配極致控溫的熱管理系統(tǒng)，確保電池始終工作在最舒適的溫度和極小的溫差范圍內(nèi)，大幅提升的循環(huán)壽命可達(dá)10年或80萬公里。

四是，高能量密度支持長續(xù)航。系統(tǒng)高集成化設(shè)計，鳳凰電池的能量密度可達(dá)260 Wh/kg，實現(xiàn)一次充電可續(xù)航1000公里。

五是，低成本模塊維護(hù)帶來更優(yōu)經(jīng)濟(jì)性。巨灣方面認(rèn)為，其基于先進(jìn)的模塊化設(shè)計理念，使系統(tǒng)維護(hù)更加便捷，有利于電芯的梯次利用，同時帶來整包電池的輕量化和成本的降低。

巨灣技研表示巨灣鳳凰電池將于明年在巨灣技研（南沙）儲能器件與系統(tǒng)生產(chǎn)基地實現(xiàn)量產(chǎn)，并有望于明年底裝車配套。

目前該款電池尚未量產(chǎn)，量產(chǎn)搭載后的性能如何，還需拭目以待。

返回第一電動網(wǎng)首頁 >