升壓充電
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-10-08
升壓充電的實(shí)例教程
400V升800V的升壓充電機(jī)
保時(shí)捷Taycan采用了電荷泵升壓的原理，特點(diǎn)是不需要線圈，直接告訴外部的直流充電站1/2的實(shí)際需求電壓，然后通過(guò)電荷泵進(jìn)行拉升電壓。采用60Hz的控制頻率，先讓電路總為C1和C2充電，然后通過(guò)C1和電壓源串聯(lián)，提升充電電壓。
下方為電荷泵升壓原理。
比亞迪升壓快充原理
升壓的意義
想要認(rèn)識(shí)升壓充電的價(jià)值，就必須先解釋一下為何要升壓充電？簡(jiǎn)單概括兩點(diǎn)：
現(xiàn)有快充網(wǎng)絡(luò)的充電樁最高輸出電壓多數(shù)為500V。
如果電池包電壓高于500V，例如額定600V，想要給電池包充進(jìn)電能，則需要將充電樁的500V電壓在車內(nèi)升高至600V之上。（人往高處走，電往低處流）
之前的解決方案，是使用獨(dú)立的升壓電路。從下面這張PPT上可以看出，獨(dú)立的升壓電路包括兩個(gè)IGBT半導(dǎo)體開關(guān)（含續(xù)流二極管）和一個(gè)電感及電容，這些器件獨(dú)立于電驅(qū)（或電控）三合一，分開安裝。
后來(lái)的漢EV使用了“驅(qū)動(dòng)復(fù)用升壓充電”方案
以下是比亞迪漢得充配電原理圖，可以看出直流充電經(jīng)過(guò)了電機(jī)總成然后進(jìn)入動(dòng)力電池，其充電回路為：
直流充電樁（500V）——車上直流充電口——充配電——驅(qū)動(dòng)電機(jī)——驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器——充配電——高壓動(dòng)力電池包
驅(qū)動(dòng)復(fù)用的含義正是如此。比亞迪的充電回路設(shè)計(jì)的很巧妙，沒有將充電樁直流輸入的電源DC+和DC-直接接到電池包兩根直流母線上，而是利用了IGBT逆變橋及電機(jī)定子繞組，搭出了一個(gè)Boost升壓電路（見下圖藍(lán)色線路部分）。圖中接觸器斷開時(shí)，這就是一個(gè)普通的電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路；接觸器閉合時(shí)，這就是一個(gè)充電回路。
展開 同時(shí)，它也促進(jìn)了高能量密度的升壓充電，從而適用于便攜式電子裝置。
背景
對(duì)于電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、物聯(lián)網(wǎng)終端等一系列產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，能量存儲(chǔ)裝置起到了非常關(guān)鍵的作用。這些能量存儲(chǔ)裝置中最常見的就是電池。然而，電池采用的電解液是易燃的液體，在高溫條件下，容易引起燃燒。此外，電池也需要反復(fù)充電，且充電時(shí)間一般來(lái)說(shuō)都較長(zhǎng)，這樣不僅影響用戶體驗(yàn)，也限制了它的應(yīng)用。
針對(duì)上述問題，科學(xué)家們一直都在努力探索，筆者之前也介紹了許多相關(guān)的創(chuàng)新技術(shù)，例如固態(tài)電池、快速充電、自供電等等。
創(chuàng)新
近日，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型混合能量存儲(chǔ)裝置，它能在不到半分鐘的時(shí)間內(nèi)充好電。這種能量存儲(chǔ)裝置采用了環(huán)境友好且安全的水系電解液，取代了易燃的有機(jī)溶劑。同時(shí)，它也促進(jìn)了高能量密度的升壓充電，從而適用于便攜式電子裝置。
（圖片來(lái)源：KAIST）
Jeung Ku Kang 教授與來(lái)自“能源、環(huán)境、水和持續(xù)性”研究生院的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這種混合能源存儲(chǔ)裝置，它含有纖維般的聚合物鏈陽(yáng)極和納米級(jí)金屬氧化物陰極，在很長(zhǎng)的生命周期內(nèi)，具有較高的能量和功率密度。
這項(xiàng)研究由博士研究生 Il Woo Ock 領(lǐng)導(dǎo)，論文發(fā)表于1月15日的《先進(jìn)能源材料（Advanced Energy Materials）》。
技術(shù)
由于激勵(lì)電壓低和缺少陽(yáng)極材料，基于水系電解液的傳統(tǒng)能量存儲(chǔ)裝置在升壓充電和高能量密度方面受到了制約。
能量存儲(chǔ)裝置的容量由兩個(gè)電極決定，在陰極和陽(yáng)極之間的平衡帶來(lái)了高穩(wěn)定性。總體來(lái)說(shuō)，兩個(gè)電極在電氣特性以及離子存儲(chǔ)機(jī)制過(guò)程方面有所不同，這種不平衡帶來(lái)了較差的存儲(chǔ)容量和穩(wěn)定性。
研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種新型結(jié)構(gòu)和材料，促進(jìn)了在電極表面上的高速能量交換，并兩個(gè)電極之間的能量損耗降到最低。
展開 5、充電5分鐘續(xù)航150km
在e平臺(tái)2.0上，比亞迪采用了獨(dú)立升壓充電裝置，來(lái)提升充電樁的輸出的電壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的快充模式。e平臺(tái)3.0采用全新的電機(jī)升壓充電架構(gòu)，配備全球首創(chuàng)電驅(qū)升壓充電技術(shù)，讓驅(qū)動(dòng)、充電深度融合，實(shí)現(xiàn)800V高壓快充。
那到底有多快？大家肯定聽過(guò)充電5分鐘通話2小時(shí)這句宣傳語(yǔ)，如今比亞迪e平臺(tái)3.0的新車可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘，開車兩小時(shí)！官方表示該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航150km，我只想說(shuō)一句：比亞迪，YYDS。
6、續(xù)航突破1000km？
市面上已經(jīng)有部分新車實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程突破1000km，蔚來(lái)ET7就一個(gè)很好的例子，但蔚來(lái)ET7配備的是三元鋰電池組，而比亞迪e平臺(tái)3.0未來(lái)推出續(xù)航超1000km的新車則是配備刀片電池（磷酸鐵鋰電池）。
提升續(xù)航里程的方法除了用上更大容量的電池組以外，還能通過(guò)驅(qū)動(dòng)效率的提升、優(yōu)化電控系統(tǒng)邏輯、輕量化、低風(fēng)阻等多種渠道實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效上面已經(jīng)提到過(guò)，這里就不重復(fù)，但e平臺(tái)3.0新車最低風(fēng)阻系數(shù)可以去到0.21Cd，更低的風(fēng)阻自然也能提高續(xù)航里程。
當(dāng)然也能通過(guò)提高電池能力密度來(lái)提高續(xù)航，相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池的電池能量密度較低，拿605km續(xù)航的漢EV來(lái)說(shuō)，它的電池能量密度只有140Wh/kg，比亞迪想要在續(xù)航里程上突破1000km，預(yù)計(jì)會(huì)在磷酸鐵鋰電池的電池能量密度上作突破。
安全在哪？
1、標(biāo)配刀片電池
基于e平臺(tái)3.0打造的新車，將會(huì)全部配備刀片電池（磷酸鐵鋰電池），這其實(shí)算不上是什么亮點(diǎn)，因?yàn)樵诮衲甑?月份，比亞迪旗下電動(dòng)車就已經(jīng)全面換裝了刀片電池。至于刀片電池的安全性，相信電池包針刺實(shí)驗(yàn)大家都看過(guò)，在鋼針刺穿電池包的情況下，刀片電池的確有著更好的安全性。
展開 第三是充電。高電壓系統(tǒng)是行業(yè)的重要發(fā)展方向，比亞迪在很早就量產(chǎn)了高電壓方案，并建立了完善的高電壓產(chǎn)業(yè)鏈，針對(duì)高電壓車型在500V以下充電樁的充電兼容性問題，比亞迪創(chuàng)新了電驅(qū)升壓充電方案，通過(guò)復(fù)用電控的IGBT和電機(jī)的電感組成升壓電路，因?yàn)?em>充電的時(shí)候電機(jī)是不用工作，此時(shí)就可以把這些零部件復(fù)用起來(lái)，進(jìn)一步提升整體效率，同時(shí)降低成本。
比亞迪不斷探索汽車智能、美學(xué)邊界
在整個(gè)架構(gòu)上，比亞迪在e平臺(tái)3.0也開發(fā)了全新的智能域控制架構(gòu)，其包括智能的車控域和智能駕駛域，都在陸續(xù)的開發(fā)中。同時(shí)比亞迪也打造了BYD OS操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了軟硬件的結(jié)偶，使OTA效率進(jìn)一步提高。
比亞迪汽車工程研究院純電平臺(tái)總監(jiān) 姜龍
通過(guò)e平臺(tái)3.0的優(yōu)化集成設(shè)計(jì)，電驅(qū)動(dòng)集成以后可以釋放更多的前艙空間。通過(guò)刀片電池的創(chuàng)新，電池厚度進(jìn)一步降低，車內(nèi)空間也進(jìn)一步釋放，這些優(yōu)化使電動(dòng)汽車造型美學(xué)的發(fā)揮具有更大空間。其次，通過(guò)電驅(qū)動(dòng)和電池的空間釋放，e平臺(tái)3.0給用戶也帶來(lái)了更好的越級(jí)空間體驗(yàn)。最后是拓展，e平臺(tái)3.0可以拓展出轎車、SUV等不同形態(tài)的車型，實(shí)現(xiàn)高拓展性。
比亞迪汽車工程研究院純電平臺(tái)總監(jiān)姜龍表示，比亞迪e平臺(tái)3.0針對(duì)緊湊型車、中型車、大型車分別開發(fā)了不同的細(xì)分平臺(tái)。
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