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保时捷,一夜之间让中国新能源落后了整整一代?

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发表于 2021-4-3 09:24:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
保时捷 Taycan 是近期电动汽车领域里被提及次数仅次于特斯拉的存在了,虽然大多数被提及的原因都和死机、黑屏、抛锚、失去动力等有关。但是不得不说,我个人是从很早就关注这个车了。
就因为这款车是世界上第一款系统电压达到 800 V 的量产车型!就这一点可以说,一夜间让其他对手 " 落后于时代 " 了。保时捷 Taycan 原名 "Mission E",早年 " 路边社 " 小道消息有胡子有眼的透露 "Mission E 将会搭载 GRABAT 锂硫电池,震撼世界… "
最终我们是没能等来宣传里描述的天花乱坠的 GRABAT 锂硫电池,但好歹等来了 800V 高压!为什么说 800V 技术一夜间让其他对手 " 落后于时代 "?我们从一道计算题说起……
想要更快充电,电流就要小
提高电压就是最直接方法
我们知道,功率 = 电流 × 电压。假设说一台电机的功率是 10kw,而电压是 10V,那么它工作时的电流就是 1000A。要知道能够承受 1000A 电流的电缆,大概有我们的腿那么粗,这显然完全不现实。
如果我们把电压提高 10 倍会发生什么?同样 10Kw 电机,电压 100V,那么它工作时的电流只有 100A。——电压提高 10 倍,所以电流小 10 倍,100A 级别的电缆,只不过和家里的自来水管那么粗而已。反过来说电压高了,电流不变的话,功率可以更大——充电就更快了。
你看,电压提高了,电流就小了,电线更细了,所以设备可以小型化、轻量化了。但是呢电压如果升的太高,又会引发出一系列的 " 副作用 ":比如电压提高到 600V 以上后,绝缘的难度大增、电弧防护难度提高等因素,设备体积、重量基本不再减小。
750V:集轻量化、高功率
于一身的电压值
当然上述电压是基于 " 交流电 " 而言的,换算成直流电就是 900V 左右(绝缘、耐压方面 600V 交流和 900V 直流基本相当)。也就是说,直流电压低于 900V 的,设备可以做到最轻量化、小型化,而且成本不高,技术难度不大,比较稳妥。
如果只是这样,那一切都显得很简单了:电动汽车是有电池驱动的,所以是直流电。整台车的直流母线电压定为 750V 就行了。(额定电压 750V 时,系统最高峰值允许电压刚好就是 900V)——所以为了轻量化,750V 额定电压等级是足够了。
市面上大多是 300V 出头的车
其实是基于成本考虑!
可以当你放眼看看市面上的电动汽车,就会发现各种电压等级的都有!最低的比如五菱神车 EV 才 96V,主流的国产电动汽车还有特斯拉是 300V~400V 范围。——看起来这些车都 " 没有把电压余量用满 ",也就是说这些车并还有很大的轻量化空间。
您也许会问:这些车型乃至于这些企业,他们为什么不懂直接把电压提升到 750V 级别呢?——其实答案用几个字来概括就是 " 历史遗留 "。我们知道,家里的插座叫做 " 单相插座 ",普通家庭的供电叫做 " 单相电 "。通常标称电压是 220V,实际电压通常高于标称电压,家庭实际电压通常在 220V~230V 之间最为多见。
如果把这种交流电转变为直流电电压就会提高到 310V~325V 之间,这个过程就叫做 " 整流 "(" 交 - 直流 " 电压换算系数 1.414)。——新能源汽车通常都带有 " 家用电源慢充 " 功能,因此车辆电压选择 310V~325V 范围,就能非常方便的直接利用家庭电源了,这样成本最低!这也是我国目前大多数电动汽车的电压范围。
550V 级别的由来:
便于和 380V 三相电兼容
为了提高充电速度,让车辆更加轻量化,就必须提高电压!这时候成本最低的技术方案就是:把最常见的工业用三相电拿来做适配。我国 " 三相电 " 的标称电压是 380V,实际电压通常在 380V~400V 之间最为多见(平均值 225V/390V)。
转换为直流电之后, 电压范围就是 550V 左右。因为工业三相电随处都有(甚至任何一个住宅小区的配电柜都是),因此做成充电桩的话就非常简单了:三相电进去,550V 左右的直流电出来(我国城市 " 无轨电车 " 公交车用 550V 直流供电就是这么来的)。我国《电动汽车高压系统电压等级技术规范》中,538V、544V、565V、576V 这些电压级别,也是这么来的。
750V 系统:未来空间巨大
且主流,是 IEC 推荐电压
后来为了进一步提升电压,我国直流充电桩也采用过 600V。真要说起来也都是 " 历史遗留产物 ":几十年前的整流设备大多数采用水银整流器,这种设备能长期稳定工作的额定电压是 600V。此外另一种关键设备——旋转变流机,也因为换向器绝缘问题,只能长期稳定的运行在额定电压 600V 的环境。
后来随着半导体技术的进步,人类进入晶体管时代,600V 的 " 紧箍咒 " 就不存在了。这时终于可以冲着极端轻量化、小型化母标而去了!——我国 750V 直流快充体系就是因此而来,而且直流 750V、600V 还都是国际电工委员会(IEC)规定的标准电压。
国内企业早已跟上!
那么接下来,尴尬的是谁?
追求低成本、高安全的建议选择 550V 等级;考虑性能 - 成本折中的通常建议选择 600V 等级;而考虑性能有限的则可以上 750V 等级。——这几乎成了眼下电动汽车发展的方向,起亚、奥迪、奔驰未来的车型全面奔向 800V 标准。但是就目前来看,确实众多企业都远远落后于时代!
甚至就连国家 "863" 计划《电动汽车整车及零部件技术标准研究》中都依然写 " 不建议乘用车选择 600V 以上电压级别 " ……可见我们的差距,不过好在目前比亚迪早已建立了 750V 体系,配合下一代 GB-III 电桩,能做到的极致性能丝毫不弱于老外!总算是令国人倍感欣慰。于是一个很现实的问题摆在了面前:接下来谁最尴尬??

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