高压快充为何是800V,而不是更高电压等级
当前,为满足车主更加便捷高效出行,实现更高效率充电补能需求,新能源汽车电气架构从400V平台向更高压平台转变时,为何选择了800V,而不采用更高电压等级,本文将从以下几个角度进行简单分析。
一、充电效率
充电功率等于充电电压与充电电流的乘积(P=U*I),这意味着在电流不变的情况下,电压越高,系统可以提供的功率就越大,而对于新能源汽车的充电而言,提升充电电压能够使得在安全电流范围内传输更多的功率,从而缩短充电时间。通过提升功率去缩短充电时间的策略上,有电流与电压两个途径,其中提高电压后,由于传输相同功率所需的电流会减少,这便让其在线缆和其他电子元件中的热损耗(P=I2R)也会随之降低。这对于充电系统而言,小电流、高电压可以减少线材直径和绝缘层厚度,进而减轻重量,并提高整个充电系统的效率。
二、安全与绝缘
虽然从充电效率和功率角度,通过提升电压水平可以有效地解决补能时间长的问题,但依然无法确定此电压平台的范围参数,同时在电压平台提升后,整车相关高压系统以及充电设施必须具有足够的绝缘强度以防止电击和短路等异常。此过程中,会给整车零部件的材料性能带来新的变化,首先是电池的正负极材料、隔膜以及电解液都需要适应更高的电压平台,以防止内部短路和副反应,这可能需要对电极材料进行改性,如采用耐高压的电解质、添加剂等。接着是线缆与连接器端,需要更高的绝缘性能和耐压能力,这就意味着材料需要有更好的绝缘电阻和更高的击穿电压,例如采用特殊配方的交联聚乙烯、硅橡胶等绝缘材料,以及更高质量的导体材料,以降低电阻和发热。而对于电路保护的关键零件继电器与接触器,其触点材料需要能承受更高的电压冲击和更稳定的接触电阻,以防止火花和电弧,同时还要考虑在大电流下的热稳定性,可能需要采用稀有金属合金或者高性能的陶瓷材料。
在绝缘耐压标准上,根据国际电工委员会(IEC)和其他国家/地区标准,在800V系统下,可以使用已知可靠的绝缘层级和厚度来满足这些标准,而对于更高电压系统,则需要更高一级别的绝缘标准,这便加大了设计和制造难度。同时,当车辆处于如温度、湿度等因素导致绝缘性能下降的恶劣环境中时,现有800V平台系统,仍有较大的安全裕度防止击穿。而更高电压系统,为了达到同样的安全水平,可能需要更大的安全裕度,这意味着绝缘材料需要具备更高的初始绝缘强度或更严格的使用环境控制。另外,由于800V系统的绝缘材料和技术已相对成熟,市场上的产品故障率较低,制造商和消费者对其安全性的信心较强。相反,更高电压系统由于应用较少,可能存在更多的未知风险和故障隐患。