Taycan和汉的800V升压充电方式

原创 一名汽车电子硬件工程师 2021-06-03 23:19

保时捷和比亚迪都有自己的方式将普通快充桩的电压升高到800V来给高压电池充电,但是他们的实现方式各有各自的优点。作为知识海洋的搬运工,简单的分享一下。

保时捷的Taycan出来的时候简直惊为天人,虽然它续航没有特斯拉长,加速也没有最快的特斯拉快。但毕竟它是保时捷啊!而且在乘用车领域,它是第一个将800V高压应用到实际的车上。800V带来的好处也是显而易见的,那就是充电快啊!毕竟在同样的充电电流的前提下,电压高的功率也更大,也能更快的把电池充满。因此在充电桩的线没办法做的更粗的前提下,提高电压等级,是让“充电”变成“加电”的一个重要途径。就有点类似于电力系统中的超高压输电,提高电压,降低电流,减少传输路径上的损耗。

现在越来越多的品牌都在布局自己的800V高压平台,连国家也在着手布局Chaoji充电桩,最高输出电压可达1500V。目前市面上已有800V高压平台的车也已经量产,包括比亚迪汉,保时捷Taycan,极氪001这些都是800V平台,但是目前市面上一个Chaoji充电桩都木有,那总不能不充电吧。所以在这些高压平台的电动车上,都有一个将充电桩的低压升高到800V高压的装置,用来兼容市面上的普通快充桩,今天就来简单介绍一下车上的这个升压装置

我作为知识的搬运工,竭尽我所能,也只找到比亚迪和保时捷的升压方案,都是从网络上总结的,这里就简单给大家分享一下。

保时捷Taycan的升压方式

保时捷的升压方式比较大胆,直接采用电荷泵的结构方式,原理上比较简单,先让开关闭合到B点,这时候电源给电容C1和C2一起充电,电压都达到Ui,C点电压也为Ui。

然后让开关闭合到A点,这时候相当于把电容C1的低电位点变成了Ui,这时电容C1就和电源形成了串联的关系,C点的电压就是2Ui,这时候输出口就能得到一个接近2Ui的电压。

保时捷用这种方式实现将充电桩的电压泵到一个高电压的水平,在实际充电中,对充电桩请求实际需求电压的1/2,然后通过电荷泵将电压升高。

这种方式的升压电路原理上很好理解,但是毕竟我没有机会买一台保时捷回来拆,车上的这个电荷泵不仅需要大电流,还是大电压,相对应的电容怎么选择,二极管怎么选择,开关怎么选择,这些才是将理想变为现实最大的障碍了。

比亚迪汉的升压方式

比亚迪的升压方式是从比亚迪的专利里面抠出来的,下面这个图就是比亚迪的专利里面展现的框图,103是外部的电压源,可以理解为充电桩,通过电机的线圈和IGBT模块组成三个并联的boost电路,通过调整三相不同IGBT开关的占空比和频率,来实现对充电桩电压的升压操作。C2就是车上的动力电池,通过这个系统升压在C2上得到一个高电压。结合专利中的描述,大概就能理解这个升压的原理了。不知道你们学废了没有?

为了方便大家理解,又从知乎上找了几个关于boost电路的图,结合这个来看,应该能够很容易理解了。把两个图嵌套一下,就基本上能够看出来利用电机升压就是让UVW三相电感实现三个boost电路并联。

下面内容摘自“https://zhuanlan.zhihu.com/p/346638365

L是储能元件,当开关闭合时,A点的电压为0,Vi直接给电感L充电。

当开关断开时,L中存储的能量会通过二极管,给负载放电;同时,Vin与电感实现一个串联的关系通过二极管给负载放电,二者叠加,实现升压。

总结

      从理论到实现的过程中还有很长一段路要走,不管是保时捷还是比亚迪的方案,从原理上来讲都很容易理解,而这其中包含了无数工程师的努力,科技的进步向来都不是一蹴而就,勇于改变现状,向前迈一步,结果总会是好的。


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