如何看待Lucid Air Dream的电池设计?

原创 汽车电子设计 2021-12-02 16:00


Lucid Air Dream的电池系统参数是很高的,额定容量为 118 kWh。


最近惹上了一些争议:在测试中从 0-100% 充电需要 134 kWh。


在这里有一些好玩的东西可以和大家一起讨论下,这款电池其实折射了很多110-130kWh大电池系统后续面临的问题


▲图1.Lucid的三电技术解密



Part 1

Lucid Air Dream充电的速度和时间


这款118kWh的电池最大充电功率,在1%-20%的低电量SOC下,充电功率可以拉高到300kW;然后随着SOC的增加,到SOC50%时,功率大约在180kW;到80%SOC时为90kW。


总体来看这根功率曲线对一个800V的电池系统来说,是非常不错的。


▲图2.Lucid Air Dream的充电功率曲线


如果按照充电时间来分解,以后这类车估计会形成特殊的使用习惯,因为要充满太久了,第一个100英里,只需要5.5分钟,第二个100英里6.5分钟,但是第三个100英里就需要10分钟,第四个100英里需要15分钟——这个充电时间增加速度很快。


▲图3.Lucid Air Dream的充电时间


有关 Electrify America 在0-100%充电范围内收取 134 kWh 的电费,这个事实让很多消费者感到困惑。我的理解是,在整个充电的过程中,16kWh的能量,到底损耗在哪里呢?在下面这几个环节:


● 直流充电桩损耗:3%

这个取决于整个过程中,冷却系统的功耗和直流充电模块的效率和计费显示模块的功耗,估算加起来大约是3%,约4kWh。


● 充电过程中的冷却:4%

这部分能量用于在充电过程中冷却电池。在充电过程中,水冷系统、12V DCDC、充电线缆、Busbar和电池都会发热。


● 电池效率损耗:5%

大电流快速充电时,电池的实际转化效率大概只有 95% 左右。输入能量和可用能量之间大约 5% 的差异是电池组充电过程中损失的能量,在这里包括充电电流、电芯内阻和整个导通路径下的其他阻抗、初始电芯温度、电池组其他等效电阻等 ,整个损耗能量约为 6.7kWh。


▲图4.充电时间和需要的能量


在测试中,Taycan配备Performance Plus94.3kWh(总能量)电池组进行了0%至100%直流快速充电测试,电池组的可用能量为83.7kWh,Electrify America在充电过程中收取了94千瓦时电费,比标称的可用电量多10.3千瓦时。


▲图5.Taycan的84kWh可用电量,充电需要94kWh




Part 2

电池到底多少能量?


Lucid 模块和电池组的构造方式,在之前的一次发布会里面做了交代,我这边当时没有跟进。


实际上,在这个设计中一共采用了22个模块,2170型电池共 6,600个。如下图所示,单个模组其实包含了300个21700电池,模组的配置规格是30P10S,下面能看出来10个Brick,采用一个塑料和Busbar的主题来包容电芯。我们算一下单个模组的低电压约在36.5V,22个模组为803V。


▲图6.21700模组的成组形式


模组之间采用插接的圆线来实施模组间的连接。


▲图7.Lucid的电池模组


我的理解,这么大的电池,如果不用SiC器件,在整体效率方面是有很大的损失的,所以Lucid也做了SiC的MOSFET来提高驱动效率。我们可以认为到了100kWh,如果继续使用传统的IGBT来做,效率上不划算。这同样适用于20kW的车载充电机。


▲图8.大电池容量下

功率电子往SiC甚至GAN迁移是有帮助的

 


小结:我们在2022年在国内会见到100-120kWh漫天飞的局面,高端豪华品牌在大能量的基础上要增加快充速度,100kW以下的东东都不太拿的出手,至少都是200kW,甚至是300kW的产品。


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