华为数字能源推出创新技术方案:高压电驱动与全液冷超快充
摘要:华为致力于为车企提供动力域全栈高压解决方案,和全液冷超充解决方案,来提升用户的补能体验,运用创新数字化技术,解决高压化带来的多项挑战。
在双碳目标下,要加速乘用车电动化进程,2060零排放车辆占比需达90%。对此,华为数字能源技术有限公司智能电动业务部副总裁彭鹏表示,当前的任务十分艰巨。
如何推动汽车的电动化发展?彭鹏表示,主要包括产业政策、车企策略、科技发展、碳排放要求和充电基础设施建设等五大手段。而从用户角度而言,充电体验、里程、电池安全与成本等问题是选择电动汽车替代传统燃油车的重要考量。其中充电补能体验是当前制约用户选择电动汽车的首要顾虑,因此,发展安全、可靠的高压大功率超充是电动化发展的核心密码。同时,车型选择高压平台还能带来动力增强,部件优化,效率提升,成本降低等其他价值。但在高压过程中也面临着高压安全、轴承电腐蚀、高压EMC等挑战。
华为致力于为车企提供动力域全栈高压解决方案,和全液冷超充解决方案,来提升用户的补能体验,运用创新数字化技术,解决高压化带来的多项挑战。
彭鹏 | 华为数字能源技术有限公司智能电动业务部副总裁
以下为演讲内容整理:
从我国的双碳目标来看,聚焦到交通电动化部分,占到12%以上;预计在30年左右会达到顶峰,占到13%。虽然交通占比相对发达国家还不够高,发达国家交通领域约占25%。但对我国而言,要实现碳中和的目标,交通领域在2030-2060年要降90%的碳排放,任务非常艰巨。
双碳目标下,要加速乘用车电动化进程
从目前的乘用车碳排放折算,2020年单车排放在226g/km。要实现2060的目标,乘用车单车平均碳排放须下降到4.3g/km。假设在乘用车数量不变的情况下,我们的零排放车型占比到2060年要超过90%,怎样推动乘用车电动化的发展是当前的重要课题。
图源:演讲嘉宾材料
综合国际与国内的电动化情况来看,我们总结了影响交通电动化发展的几大因素:
第一,政策和市场的双轮驱动。政策初期的推动非常强烈,但对车企而言,早期的促销政策可能在初期的效果不太明显,尤其是充电基础设施。因为早期乘用车的数量尚未积累到一定程度,主要靠私家桩完成补能。国内外都存在这种情况,并不是每位用户都能装私家桩,所以一定会外溢到社会公共充电基础设施。另外是科技,当前纯电解决方案有很多制约用户购买的因素,如补能、续航焦虑、成本、安全等。技术和充电基础设施的发展,是电动化至关重要的影响因素,也是我今天分享的重点。
第二,要促进电动乘用车的市场化,一定要回应用户关切的几个问题——充电焦虑、续航焦虑、性价比、安全等。
安全、可靠的高压大功率超充是电动化发展的核心密码
我们认为通过发展超快充的高压平台和超/快充的基础设施能解决电动化发展中用户所焦虑的部分问题,促进电动化的发展。
首先,高压平台车型能够倍速补能,解决用户的充电焦虑;如果超充网络数量足够多,用户的续航焦虑也将降低。现在不用去追求六七百公里甚至一千公里的续航里程,电池容量可以降低,以商业循环推进电动化进程。我们在此做个比喻,假设续航焦虑下降,600公里续航里程降低到450、400,电池容量降低1/4,这带来的整车价格下降会大大促进电动化A级车型的发展。
图源:演讲嘉宾材料
图源:演讲嘉宾材料
从技术发展角度来看,现在第三代半导体碳化硅技术已经非常成熟,并且已经在规模应用;高倍率的电池技术也已经成熟,4C已经量产化;电池的能量密度也在进一步提升。技术发展促进OEM高压平台加速演进,未来会从B+级车型向A级车甚至增程混动车型发展。
其次,除了上述充电的便捷性,高压平台的另一点优势在于提升充电补能效率。功率提升带来更强动力,如果选了高压化平台,从750V提升到900V,动力会提升20%+。另外,同样的功率,用高压线还能节省线路部署、节省线路的数量。
李想曾经谈及理想汽车在规划纯电动车型时,有一番演讲提及:他们现在规划的纯电动SUV如果上高压平台,电池容量可以下降到80kWh,续航里程进一步降低;现在他们开始部署超充网络,以降低用户的续航焦虑,这又可以进一步降低电池的容量。如此一来,虽然高倍率的电池成本会提升10%左右,但最后折算下来,实际上电池降本约3.4万元,对提升电动汽车的销售竞争力非常有益。
第三讲一下高压化的痛点。行业专家都比较清楚,关于高压安全的挑战,轴承电腐蚀的挑战,高压EMC的挑战。
即便面对以上挑战,华为依然坚定引导电动化朝向高压化方向发展。我们与车企合作的第一代,如长安阿维塔、北汽极狐,是750V高压,那时候就能实现10分钟补能200公里。今年我们发布了新一代融合黄金动力的平台,把电压平台进一步提升到近900V,900V+大倍率的电池能实现5分钟补能200公里。
现在,我们正在规划第三代产品,预计会在2025年发布。众所周知,上了高压平台后,整个架构需要变化,要从电驱动、电池管理系统、OBC、BMS以及高压充电等层面提供整套的解决方案,我们给到车企的就是全栈的解决方案,不只是电驱动。
全新一代高压SiC电驱动系统
我们的全新一代高压SiC电驱动系统在今年上海车展期间发布,发布之前在中汽中心做了相关测试,报告结果显示该电驱动系统的效率在全行业是最高的,达到92%的CLTC工况效率,优于业界3%,每度电行驶更多里程,相同电池配置下整车续航里程可提升4.5%。
同时还能帮助车辆实现5分钟补能200km。同时,全新一代高压SiC电驱动系统的特点是动态高压平台,可以适配当前的750V,但有的车企比较前端,规划了900V平台,我们也能够兼容。
同时我们运用创新数字化技术,来解决高压化带来的三大问题。首先是轴承电腐蚀,用到“富兰克林”-轴承导电防腐蚀技术,把轴电压、轴电流导出去。另外,还有其他的导电薄膜技术的提升。
其次在功能安全上,结合数字化开发,打造全场景、全要素的功能安全。我们是行业里第一个实现MCU功能安全ASIL D的供应商。
最后结合华为在ICT领域多年的EMC抑制技术,采用多种新型的软件和硬件研制EMC技术,以解决高压EMC干扰问题。
布局充电基础设施,华为首推全液冷超充解决方案
首先是全液冷技术。作为行业的首款全液冷解决方案,我们的主机、功率转换模块、分配模块都是液冷的,单枪最大功率为600kW。液冷的一个优点在于“轻”,传统枪线要实现600kW,需要5米的线缆,总体接近20kg,对女士而言非常不友好;现在我们的单枪只要8kg,同时液冷具备静谧性,可以将噪音等级从80~90db降低到50~60db。并且相比于风能设备较低的防护等级,全液冷设备使用寿命更长,相比传统3年寿命提升至10年以上。
其次是全模块化技术,包括功率转换模块和功率分配模块分体,还包括全矩阵的动态智能分配单元和集中能源的调度管理核心技术,能实现功率最优分配。未来,在充电场能实现数字化管理,能和电网进行能源管理互动以及实现有序智能充电等。
下图是我们的超快一体充电架构。当前,行业的超充只服务超充车型。我们的超快一体化架构不挑车型,普通倍率的车型也能得到快充体验,更适合商业闭环和平滑演进需求。结合华为能源云数字化技术,能够实现能源云管理以及OTA升级,做到常用常新。
图源:演讲嘉宾材料
同时,能够为用户带来极致体验。第一点是即插即充,提升充电的成功率。比如现在已经实现了5分钟补能50%,车和桩的对接速度是一分半,但在对接过程中高压超充车型已经补能很多了。未来车桩搭接的时间要缩短,一次性成功率要提升,这是华为比较擅长的。因为我们不只做充电基础设施也和车企密切合作,能够保证一次性充电的高成功率超过99%。
图源:演讲嘉宾材料
图源:演讲嘉宾材料
让有路的地方就有超快充
为促进电动化发展,华为也在与车企和城市管理者密切合作,打造城市一张网和高速一张网。我们认为充电基础设施是社会公共的基础设施,就像手机需要部署通信网络一样,并不需要每家OEM都去部署超充充电网络,这是对OEM资源的消耗,也是对社会公共资源的消耗。
当前的充电基础设施还不满足未来电动化的发展需求,华为正在加速改造充电网络,让车企放慢独自部署充电网络的步伐。现在,我们已经在很多城市做了超充网络,包括深圳、桂林、北京、重庆等;也在做高速一张网,即便是未来几年内不会有电动车大量出行的地方,我们也在积极部署,其目的就是让用户发放心选择电动车,就是为了加速电动化发展。
最后,华为数字能源在推动交通电动化变革方面有两大产品版块,第一是车上智能电动领域,为车企提供动力域的解决方案;第二是在车下充电网络领域,为用户提供丰富多样的充电解决方案。我们希望与全产业链的客户及伙伴们一起合作,加速电动化进程,为子孙后代创造更美好的世界和明天!
责任编辑:苏城
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