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一文了解現(xiàn)代IONIQ 5的高壓快充

Kuai2012 >《待分類》

2022.04.26

去年年底現(xiàn)代發(fā)布了電動全球模塊化平臺（Electric-Global Modular Platform E-GMP），該平臺專為BEV設(shè)計，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，滿足各種車型平臺需求，簡化開發(fā)流程，降低開發(fā)成本等特性。為了解決補能焦慮，該平臺采用了高壓快充架構(gòu)，可以達(dá)到18分鐘充電80%，5分鐘補電100公里。

今年基于E-GMP平臺的首款車現(xiàn)代IONIQ ５量產(chǎn)了。這款車經(jīng)過TopGear節(jié)目親測并給予了極高評價，TopGear稱它就是特斯拉的競爭對手。下面我們看看其技術(shù)細(xì)節(jié)。

IONIQ 5的主要技術(shù)亮點如下：

1、SOC從10%至80%，僅需18分鐘;

2、800V高壓架構(gòu)；

3.后驅(qū)集成了將400V轉(zhuǎn)換為800V的HV booster；

4、V2L功能，最大功率為3.6kW；

本文福利:分享報告《保時捷Taycan的800V高壓系統(tǒng)報告汽車ECU開發(fā)015】下載。

首先是其800V的高壓架構(gòu)。通常我們認(rèn)為，從400V過度到800V通常有6種方案，如圖1所示，包含從都部分高壓部件采用800V部件，至高壓部件均采用800V的幾乎所有可能的架構(gòu)可能性。

圖1 400V過渡至800V的架構(gòu)

IONIQ 5的800V高壓架構(gòu)如圖2所示，基本上是一步到位，所有高壓器件都升級至800V，其中前驅(qū)采用了當(dāng)前主流的三合一驅(qū)動單元，功率為75kW，后驅(qū)采用了五合一，功率為155kW，如圖3所示，所謂的五合一是將ICCU、OBD、DC/DC、DCU、永磁同步電機、差減集成至一起。據(jù)悉驅(qū)動電機的定子采用的是Hair-Pin扁線結(jié)構(gòu)，電機控制器的功率器件采用的是SiC，這樣一來最高轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)效率都有一定的提升。最后為了兼容當(dāng)前的400V的充電樁，后驅(qū)單元中設(shè)計有將400V轉(zhuǎn)換為800V，這樣也擴大快充的應(yīng)用場景。

圖2 IONIQ 5的800V高壓架構(gòu)

圖3 左邊為前驅(qū)總成，右邊為后驅(qū)總成

在動力電池方面，有30個模組組成，每個模組由12個電芯組成，6s2p，電芯采用的是NMC 811對石墨的化學(xué)體系，電池包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)其其參數(shù)如圖4所示，電池包內(nèi)的高壓連接采用的是匯排流和高壓線束構(gòu)成，匯排流用于連接模組與高壓器件，高壓線束用于連接前端電機輸出接口。圖4下方為保時捷Taycan的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，兩者相比，Taycan的內(nèi)部走線明顯要整潔不少。

圖4 上部為IONIQ 5的電池包下方為保時捷Taycan的電池包

另外800V對動力電池來說，與400V沒有太大區(qū)別，僅僅是電芯、模組的串并連的組合不同。

在動力電池的冷卻方面，現(xiàn)代IONIQ 5采用的是大冷板方案，而保時捷Taycan采用的是口琴管方案，而且IONIQ 5的熱傳遞通道通過導(dǎo)熱膠直接與電池殼體下方的冷卻板直連，理論上熱阻更小，如圖5所示。整車的熱管理方案如圖6所示。

圖5 IONIQ 5與保時捷Taycan的電池包冷卻方案

圖6 左邊為IONIQ 5整車熱管理鏈路右邊為保時捷Taycan的整車熱管理鏈路

上述對現(xiàn)代IONIQ 5的800V高壓方案進(jìn)行了梳理，并且與Taycan進(jìn)行了對比，那現(xiàn)代IONIQ 5的高壓快充系統(tǒng)的實際表現(xiàn)如何呢？一起來看看。

圖7為其快充曲線，包括SOC、充電功率、電池的最低、最高溫度等信息。初始狀態(tài)為SOC為5% ，溫度為25℃。在插入快充槍并完成握手后的1分鐘內(nèi)，最大充電功率達(dá)到200kW以上，最高為220kW(圖7中標(biāo)注1處)。當(dāng)電池溫度上升到43℃，SOC到50%時(從SOC為5%到50%，時間消耗不到10分鐘)，充電功率出現(xiàn)了第一次的下降(圖7中標(biāo)注2處)，下降到180kW左右。當(dāng)電池溫度達(dá)到51℃后，充電功率將至26.5kW(圖7中標(biāo)注3處)。當(dāng)SOC達(dá)到80%，充電功率降低至1.5kW，并且維持了3分鐘左右，用于SOC校準(zhǔn)。

最終到SOC充到100%，整個充電過程大約消耗55分鐘，不得不說快充是真的快。

圖7 現(xiàn)代IONIQ 5快充曲線

在與Taycan和Model Y進(jìn)行充電測試對比時，測試結(jié)果如圖8所示，從10%—80%SOC，三者的時間消耗分別為21分鐘、29分鐘、39分鐘。在溫升方面，IONIQ 5的電池最高溫為50℃，Taycan為47℃，Model Y為56℃，由于Model Y采用的是400V大電流方案，這里只看IONIQ 5與Taycan。

按理說IONIQ 5的電池冷卻的熱阻更小，冷卻效果應(yīng)該更好，而設(shè)計Taycan比IONIQ 5要好，可能是因為Taycan采用的是軸向冷卻，并且采用的是并聯(lián)的冷卻方式。

圖8 充電對比測試

總結(jié)

在當(dāng)前純電車型續(xù)航里程的增加的邊際效應(yīng)開始降低，純電車型的續(xù)航里程可以達(dá)到700km，甚至1000km。這種情況下，消費者的里程焦慮有明顯的緩解。而充電焦慮慢慢的開始凸顯。

從上述的充電時間來看，快充確實可以緩解充電焦慮。在解決充電速度上有兩種方案，分別是換電和快充，由于換電面臨盈利模式、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等挑戰(zhàn)。目前大部分車企更多的選擇快充路線，在快充路線上，又分兩種，一種是高壓方案，將當(dāng)前的400V系統(tǒng)提升至800V，也就是上述現(xiàn)代和保時捷的做法，另外一種是提大電流方案，大電流勢必帶來很高的發(fā)熱，這對線束、部件、熱管理、系統(tǒng)等都是巨大的挑戰(zhàn)，當(dāng)前主要是特斯拉的快充方案采用的是大電流方案。

目前大多數(shù)主機廠和供應(yīng)商的快充方案采用的是高電壓—800V方案，今年這些廠商也紛紛發(fā)布其800V高壓快充技術(shù)(如圖9所示)，來提升純電車型的充電體驗。來滿足消費者對充電5分鐘，續(xù)航200km的快速補能的需求。這也是動力電池的下一步的發(fā)展趨勢。

圖9 各主機廠布局800V

備注：

比亞迪：全新 e 平臺 3.0 ，搭載 800V 高壓充電技術(shù)，實現(xiàn)充電 5 分鐘，續(xù)航 150 公里；

華為：計劃今年落地15分鐘以內(nèi)從30%充到80%SOC方案，充電 15min 可實現(xiàn) 30%-80%SOC，兩年以后上市7.5分鐘的解決方案，2025年做到5分鐘。

極氪：所使用的 SEA 浩瀚智能進(jìn)化體驗架構(gòu)，可匹配 800V 電壓平臺，支持 360kW 超級快充；

嵐圖：布局 800V 高壓快充，最高支持 350kW 的超級快充，充電 10 分鐘行駛 400 公里；

極星：800V 正在規(guī)劃中；

理想：純電車型將采用800V架構(gòu)，將充電時間縮短至10-15分鐘；

廣汽埃安：發(fā)布 880V 高電壓平臺，實現(xiàn)最大充電功率可能達(dá)到 480kW，實車搭載測試中，電量從 30% 充到 80% 只用了不到 5 分鐘（4 分 50 秒）；

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