800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台

800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
原创2021-12-22 11:31·朱玉龙的汽车电子设计

800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
自从上海车展北汽极狐发布搭载华为全栈高压解决方案的阿尔法S车型之后,十多家车企已经推出或者正在推出能够快充的车辆,800V高压架构已经成为2021年多个行业论坛的核心主题。

12月21号,在2021华为智能汽车解决方案生态论坛上,华为邀请产业界伙伴,探讨如何协同推进高压快充产业化进程,再次引发行业对高压平台的广泛关注。

图片0 广泛的关注

随着电动汽车续航里程增加的边际效应开始降低,从600公里到800公里比之前300到400和500公里带来的体验差异不大,同时对体积和重量的要求需要匹配更大的车辆,已经不是单纯的比例关系。

快充就成为了下一步动力电池发展的必然方向,国内外车企都开始了充电5分钟,加电200公里这样的构想来迎合消费者对于快速补电的需求。

▲图1.2021年主要的车企在高压化架构方面的动向

Part 1 提高充电速度的办法

●提高电动汽车充电功率的两条路径

从总体架构来看,提高电动汽车的充电功率主要包含几个核心要素。我们能走的路径只有两条:

○提高电流:

如果我们保留其他的部件不变,选择提升电流的路径,主要的限制在于大电流产生的热损失,这会导致整体的设计会有很大的差异。电路中的大电流会产生很高的热损失,因为所有部件(连接器、电缆、电池的电连接、母线排等)的电阻都难免会发热。针对电池在充电期间出现过热的情况,则需要在设计导电元件和确定尺寸时考虑这些热损失,以免发生过载、过热或充电电流受控降额等问题。

○提高电压:

由于上述电流的增大是有极限的,目前极限的电流一般定义为500A,所能达到的功率大约200kW(特斯拉在400V设计了600A以上的作为尝试),增加电压把400V系统切换成800V就是成为一个选择。这个对于所有的用电部件,都是一个系统性的提升。里面核心的开关器件还有其他的部分都有了变化。

▲图2.400V体系下快充的迭代路径

▲图3.800V快充的路径

●高压快充架构

对于当前的车辆升级来看,很重要的是保持原有的系统不变的情况下,来提升快充的体验。从400V到800V会有很大的改变,所以短期内围绕400V来进行功率升级是一个选择。当电流越大时,要想以相同的电压水平传输功率而不会过热,所需的电缆横截面积就越大。

目前主要的高功率设计,目标是200kW,也就是持续5分钟左右的500A电流,为了匹配这个电流,需要增大车内充电插座、充电插座到电池包的高压线缆、快充接触器和主正主负接触器、主熔丝、模组接线排、电芯内部接线排的载流能力。

但是从长期来看,要实现5~10min快速充电,打造和加油一样的充电体验,需要400kW以上的充电功率,则整车电压平台必然要向800V及以上进行演进。而且在充电功率相同的情况下,高压架构下电池系统散热更少,热管理难度低,线束直径更小,成本也更低。

▲图4.400V和800V电压作比较

在这个领域,除了车厂以外,华为是特别积极的,而且以全栈高压平台解决方案的形式来做了个800V系统。包括OBC车充电,包括电池管理以及动力总成,车下高压模块,今年发布的方案是15分钟以内的充满30%-80%,两年以后会再上市7.5分钟的解决方案,2025年做到5分钟。

▲图5.800V系统的供应链对于高压架构是准备好的

电池安全方面,结合大数据,电化学机理模型,AI模型等打造了云端电池安全方案AI BMS,基于AI算法的训练,通过数字孪生的耦合不断迭代,提升算法效果,做到更快、更准、更精确的预测电池热失控,保障电池安全。

▲图6.华为的AI闪充高压系统平台方案

当前,可匹配800V及以上高压快充车型的高压直流桩严重不足。高压架构推广初期可能需要在车端配备升压功能。从400V到800V,解决升压的问题。

800V系统带来的挑战和机会是多元化的,总体来看,它有这么几个机会点:

○从电压拓扑来看,可以实现同电芯的梯度配置,也就是可以分为高配高电压;低配低电压的差异化配置。

○从电流方向上面,从起始的350A、500A甚至未来的600A,也可以扩展的支持快充,不断提高功率。

○由SiC的导入,可以提高整体功率电子的效率和降低体积。

▲图7.兼容低电压桩充满800V的问题

800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
Part 2 充电网络建设

在整体产业里还有一块最重要的拼图,就是充电网络的投资。目前主要的汽车企业比如大众、特斯拉甚至是通用汽车,都要自己建立起一套快充网络。在设施端已经开始考虑建立符合未来800V需求的充电设施。在这方面,华为是从充电模块开始设计的, 200V-1000V的兼容,基于两路的500V串联输出,同时实现全负载的高效。

从实际应用中,800V高压平台对电驱动也带来不少难题,如绝缘、轴承电腐蚀和EMC等问题,华为在这方面做了不少的尝试,通过专利高压连接器,专利轴承导流防击穿结构及EMC软硬件抑制等核心创新技术,系统性地解决上述难题。以800V系统中轴承防腐蚀为例,它一直是业界电驱动产品未解决的难题,当前400V下的电机轴承并不是都会发生电腐蚀,但是800V下的系统,电机轴承发生电腐蚀的概率将会直接增加很多。

首先我们要注意的是电驱动系统中,共模电流产生的轴电压。电动汽车里面的驱动电机轴电压还是以「容性电压」为主,它的源头是PWM控制产生的共模电压,经过层层寄生电容进行分压,最终按照一定的比例分到轴承两端。高频感应轴电压产生的机理包括定子绕组与机壳的寄生电容不对称、共模电路中绕组和机壳之间的漏电流发生变化、在电机轴上等效出一个共模电流变化和相应的感应磁通。

通过创新的「富兰克林」引流技术,可将轴承上的近60V~80V电压的电流导出,较好的解决了其对轴承之间润滑膜耐压性能的冲击,从而大幅降低轴承失效的风险。

小结:主流车企已经开始加大800V高压投入,虽然高压架构依然存在部分挑战,但从总体来看,未来800V高压架构将成为下一代电动汽车主流平台,2022年将成为中国800V系统的一个元年。#微博新知博主##车圈新星驾到#

170亿美元!三星敲定赴美建厂,原因竟是这3个-道合顺大数据infinigo

美国当地时间11月24日,CNBC报道称,三星计划在未来三年内在美国德克萨斯州奥斯汀附近的泰勒建造一座价值170亿美元的半导体工厂,作为提高制造能力和缓解全球芯片短缺的一部分。

“与其他芯片制造商一样,三星急需更多产能,”分析公司 Forrester 副总裁兼研究主管 Glenn O’Donnell 周二对 CNBC 表示。“它正在跟随英特尔、台积电和其他公司建立更多的生产。”

三星表示,预计建设工作将于2022年上半年开始,并希望在2024年下半年投入运营。预计总投资170亿美元,将是三星有史以来在美国进行的最大投资,投资内容包括建筑、物业改善、机械和设备。

三星于1978年开始在美国开展业务,在全国拥有超过20,000名员工。该公司表示,最新的投资将使三星在美国的总投资超过470亿美元。

O’Donnel说,新工厂“有助于扩大亚洲的地域多样性”,并补充说,缺乏多样性是“我们在疫情大流行来袭时明显看到的一个问题。”

今年2月,美国总统拜登表示,国内半导体制造是其政府的优先事项,他的政府希望解决持续的芯片短缺问题,并解决立法者的担忧,即外包芯片制造使美国更容易受到供应链中断的影响。

三星电子设备解决方案事业部副董事长兼首席执行官Kinam Kim在一份声明中表示,该工厂将帮助三星更好地满足其客户的需求,并“为全球半导体供应链的稳定做出贡献”。Kinam Kim补充说,他感谢拜登政府和德克萨斯州合作伙伴的支持。

全球这么大,为何三星偏偏就选择在美建厂呢?因为三星在美建厂可以获得其他国家没有的优越条件。

第一是税收减免,三星这次在美建厂可是获得了当地政府的大力支持,光税收就可以减免92.5%的优惠,而且期限长达10年时间,这对于一个投资170亿美元的芯片厂而言,这十年时间光税收减免这一块就能将成本给收回来。

而除了税收减免这一块,三星还可以得到技术上的帮助,要知道芯片厂所在地那可是芯片工业的发源地,那里拥有全球门类最齐全的芯片工厂,在那块土壤上还诞生出了英特尔、德州仪器等一系列芯片巨头,所以三星在美建厂不仅可以跟众多同行业公司进行交流,还能快速组建一批员工,减少不必要的人员开支。

第二是为了在美拿下更多的话语权,毕竟三星在全球范围内并不是没有竞争对手,能够跟其媲美的对手都可以拿双手去数了,而台积电更是三星的最大对手,但台积电早已有赴美建厂的想法,并且还宣布投资120亿美元在美兴建一座5nm晶圆厂,并将于2024年量产。既然台积电都这么干了,那么三星自然也不会落后。

第三是为了解决芯片短缺问题,全球范围内的芯片使用量不会减少反而会随着时间推移而扩大,所以想解决短缺问题,就只有不断建厂增大产量。

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试驾丨 撕掉“商务”标签之后,全新大众帕萨特还有哪些亮点!

“试驾帕萨特?”

相信大家内心的想法是“这不就是一台商务轿车吗?和追求时尚的年轻人的审美不符合。”说实话,缸哥在听到这个消息的时候也是这么想的。然而,当缸哥拿到车的那一刻,2022款帕萨特的外观设计彻底打破了之前印象中帕萨特“中庸”的形象。

2000年1月1日,在敲响历史的钟声,人类跨入了21世纪。在大家对未来充满期待的背景下,中国汽车市场也开启了新的时代。同年6月,帕萨特被引入国内市场。或许连大众集团都不知道,这一台车将会成为大众汽车在中国汽车发展史上留下浓厚的一笔。

帕萨特B5由上汽大众引入到国内市场,此后帕萨特在中国市场上开启了二十多年的辉煌历程。2021年,帕萨特上市20周年,累计销量超过290万辆,平均下来每年卖出超过14.5万辆,每天卖出近400辆。不得不承认,帕萨特在某种程度上推动了中国B级车市场的发展,但是在“得B级车市场者,得天下”的时代,每一家车企都在加速强化自家B级车产品的产品,这一变化给帕萨特带来了莫大的压力。那么全新帕萨特是否有能力去抗衡呢?缸哥接下来和大家一起来探讨一下。

外观不怕撞脸!

帕萨特虽然只是中期改款车型,但是它所带来的改变却堪称换代。新车首次采用了双外观设计策略,新车除了推出沉稳大气的常规版本以外,还推出了造型更加年轻时尚的星空版车型。作为一个90后,缸哥对全新推出的星空版车型格外重视。因此,在我们的要求下,此次试驾的版本为2022款330TSI帕萨特星空豪华版。

试驾车采用了全新的冰川蓝配色,整车更具时尚感。与常规版车型不同,星空版车型采用了全新的星空式进气格栅设计,格栅内部打破了原有的横向点段式造型特征,以银河星空为设计理念,点状造型元素运用参数化方式排布,让整车有一种焕然一新的感觉。格栅中间的大众LOGO两侧有一条灯带,等待向左右延伸至大灯旁,仿佛与日间行车灯连在一起。不过,全新的大众LOGO不能发光,缺少一种科技感。

全新帕萨特的前大灯组采用了IQ.Light全LED矩阵式前大灯(带自适应及动态灯光辅助功能),为夜间行车安全提供了更好的保障。

车身侧面的变化并不大,后门比前门更长,保证了充裕的车内后排空间。全新的双色18英寸轮圈造型更具动感,轮胎尺寸依旧是235/45 R18。新车的车身尺寸为4948mm×1836mm×1469mm,轴距为2871mm。虽然全新帕萨特的车内空间依旧非常充裕,但是在B级车车身尺寸不断加长的情况下,全新帕萨特的车身尺寸有待提高。

新车在尾部设计上主要进行了两点优化:第一点,尾灯采用了全新的贯穿式造型设计,符合当下的流行风格。值得一提的是,新车的尾灯具有带流光转向功能,夜间点亮之后效果非常炫酷,极具辨识度;第二点,群新帕萨特取消了牌照架下方的镀铬饰条,车尾的立体感有所增强,配合贯穿式尾灯设计,拉宽了车尾的视觉效果。

智能化仍待提高!

新帕萨特在内饰上沿用之前的双屏设计,高清的10.2英寸全液晶仪表盘与9.2英寸触控屏,保持原来车内的科技感。其中,9.2英寸中控触屏改成内嵌式,搭配最新的MOS3.1系统,车联网以及手机映射功能均具备,整个车机系统使用流畅,反应速度够快,同时还支持苹果CarPlay。新车的车机的语音系统识别率很高,有些难度的语义理解同样很准确。不过,车载的导航系统的表现一般,在整个试驾的过程中,缸哥基本上都是采用Carplay进行导航。

为了加强车辆的高级感,新车采用了高亮黑带浮点材质的仪表饰板以及银色拉丝饰条作为搭配,让整个仪表台更具质感。与此同时,新车的方向盘采用全新样式设计,两侧位置采用真皮打孔包裹,握感更加细腻而且防滑透气。方向盘上的多功能按键也做出调整,搭配高光黑触摸按键,驾驶者使用起来更加方便。

空间方面,新款帕萨特依旧保持了其大空间的传统优势,并且在舒适性上不断的进行优化。比如说,真皮包覆的座椅对身体承托很到位,座椅记忆功能、副驾驶位老板键也均有配备。得益于2871mm的轴距,新帕萨特的后排空间在同级别车型中极具竞争力,加上手动遮阳帘以及后排航空睡眠头枕,为乘客带来舒适的乘坐体验。唯一的槽点时,新车后排靠背的角度有些过于挺直。

兼具舒适和动力!

全新帕萨特在动力方面提供了1.4T、2.0T低功率、2.0T高功率以及PHEV四种动力。此次缸哥试驾的是2022款大众帕萨特330TSI,搭载的2.0T低功率发动机,最大功率为186Ps,峰值扭矩为320N·m,与之匹配的还是我们熟悉的7速湿式双离合变速箱,带有S档。相信大家都知道,德国的高速公路是不限速,所以德系车在高速公路上行驶时一般都会有不错的动力表现。此次帕萨特经过中期改款之后,它的动力除了保持之前的平顺性以外,挡位在挂上S挡之后,深踩油门之后能够感受到较为明显的推背感,尤其是在高速公路上。

动力输出强劲只是全新大众帕萨特的一个优点,其最大的优点是,在保证动力输出的同时还能确保车辆的舒适性。比如说此次驾驶帕萨特330TSI版搭载的是固特异的御乘轮胎,这是目前固特异旗下产品中静音效果表现最好的一款产品。因此新车的NVH表现在城市路况下行驶时的表现还是非常不错的。

与此同时,新车在底盘方面采用的前麦弗逊独立悬挂、后多连杆独立悬挂结构,加上经过工程师的精心调教之后,车辆在经过一些颠簸路面时能够很好地过滤掉震动。不过,在高速道路上行驶时,时速一旦超过了100km/h,新车的胎噪表现还是较为明显。

总的来说,全新帕萨特的行驶质感在同级别车型的表现还是不错的。如果说非要找出缺点的话,个人认为全新帕萨特的缺点主要包括两个方面:一、燃油经济性表现一般。与以“省油”著称的日系车型(凯美瑞、雅阁)不同,帕萨特的油耗相对较高,从仪表盘显示的数据来看,百公里油耗在10L左右;二、刹车调教偏软。在经过红灯路口时,驾驶员踩下刹车的行程远远比其他德系车更多,否则的话刹车距离会略高于想象中的刹车距离。

总结

经过中期改款之后,全新帕萨特改变了我们对帕萨特固有的“中庸”印象。虽然新车在各方面都有所提高,但是还是不小的进步空间,尤其是在智能化方面,因此缸哥建议大众的设计师能够在这一方面多下功夫。


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