800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台

800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
原创2021-12-22 11:31·朱玉龙的汽车电子设计

800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
自从上海车展北汽极狐发布搭载华为全栈高压解决方案的阿尔法S车型之后,十多家车企已经推出或者正在推出能够快充的车辆,800V高压架构已经成为2021年多个行业论坛的核心主题。

12月21号,在2021华为智能汽车解决方案生态论坛上,华为邀请产业界伙伴,探讨如何协同推进高压快充产业化进程,再次引发行业对高压平台的广泛关注。

图片0 广泛的关注

随着电动汽车续航里程增加的边际效应开始降低,从600公里到800公里比之前300到400和500公里带来的体验差异不大,同时对体积和重量的要求需要匹配更大的车辆,已经不是单纯的比例关系。

快充就成为了下一步动力电池发展的必然方向,国内外车企都开始了充电5分钟,加电200公里这样的构想来迎合消费者对于快速补电的需求。

▲图1.2021年主要的车企在高压化架构方面的动向

Part 1 提高充电速度的办法

●提高电动汽车充电功率的两条路径

从总体架构来看,提高电动汽车的充电功率主要包含几个核心要素。我们能走的路径只有两条:

○提高电流:

如果我们保留其他的部件不变,选择提升电流的路径,主要的限制在于大电流产生的热损失,这会导致整体的设计会有很大的差异。电路中的大电流会产生很高的热损失,因为所有部件(连接器、电缆、电池的电连接、母线排等)的电阻都难免会发热。针对电池在充电期间出现过热的情况,则需要在设计导电元件和确定尺寸时考虑这些热损失,以免发生过载、过热或充电电流受控降额等问题。

○提高电压:

由于上述电流的增大是有极限的,目前极限的电流一般定义为500A,所能达到的功率大约200kW(特斯拉在400V设计了600A以上的作为尝试),增加电压把400V系统切换成800V就是成为一个选择。这个对于所有的用电部件,都是一个系统性的提升。里面核心的开关器件还有其他的部分都有了变化。

▲图2.400V体系下快充的迭代路径

▲图3.800V快充的路径

●高压快充架构

对于当前的车辆升级来看,很重要的是保持原有的系统不变的情况下,来提升快充的体验。从400V到800V会有很大的改变,所以短期内围绕400V来进行功率升级是一个选择。当电流越大时,要想以相同的电压水平传输功率而不会过热,所需的电缆横截面积就越大。

目前主要的高功率设计,目标是200kW,也就是持续5分钟左右的500A电流,为了匹配这个电流,需要增大车内充电插座、充电插座到电池包的高压线缆、快充接触器和主正主负接触器、主熔丝、模组接线排、电芯内部接线排的载流能力。

但是从长期来看,要实现5~10min快速充电,打造和加油一样的充电体验,需要400kW以上的充电功率,则整车电压平台必然要向800V及以上进行演进。而且在充电功率相同的情况下,高压架构下电池系统散热更少,热管理难度低,线束直径更小,成本也更低。

▲图4.400V和800V电压作比较

在这个领域,除了车厂以外,华为是特别积极的,而且以全栈高压平台解决方案的形式来做了个800V系统。包括OBC车充电,包括电池管理以及动力总成,车下高压模块,今年发布的方案是15分钟以内的充满30%-80%,两年以后会再上市7.5分钟的解决方案,2025年做到5分钟。

▲图5.800V系统的供应链对于高压架构是准备好的

电池安全方面,结合大数据,电化学机理模型,AI模型等打造了云端电池安全方案AI BMS,基于AI算法的训练,通过数字孪生的耦合不断迭代,提升算法效果,做到更快、更准、更精确的预测电池热失控,保障电池安全。

▲图6.华为的AI闪充高压系统平台方案

当前,可匹配800V及以上高压快充车型的高压直流桩严重不足。高压架构推广初期可能需要在车端配备升压功能。从400V到800V,解决升压的问题。

800V系统带来的挑战和机会是多元化的,总体来看,它有这么几个机会点:

○从电压拓扑来看,可以实现同电芯的梯度配置,也就是可以分为高配高电压;低配低电压的差异化配置。

○从电流方向上面,从起始的350A、500A甚至未来的600A,也可以扩展的支持快充,不断提高功率。

○由SiC的导入,可以提高整体功率电子的效率和降低体积。

▲图7.兼容低电压桩充满800V的问题

800V高压架构或将成为下一代电动汽车主流平台
Part 2 充电网络建设

在整体产业里还有一块最重要的拼图,就是充电网络的投资。目前主要的汽车企业比如大众、特斯拉甚至是通用汽车,都要自己建立起一套快充网络。在设施端已经开始考虑建立符合未来800V需求的充电设施。在这方面,华为是从充电模块开始设计的, 200V-1000V的兼容,基于两路的500V串联输出,同时实现全负载的高效。

从实际应用中,800V高压平台对电驱动也带来不少难题,如绝缘、轴承电腐蚀和EMC等问题,华为在这方面做了不少的尝试,通过专利高压连接器,专利轴承导流防击穿结构及EMC软硬件抑制等核心创新技术,系统性地解决上述难题。以800V系统中轴承防腐蚀为例,它一直是业界电驱动产品未解决的难题,当前400V下的电机轴承并不是都会发生电腐蚀,但是800V下的系统,电机轴承发生电腐蚀的概率将会直接增加很多。

首先我们要注意的是电驱动系统中,共模电流产生的轴电压。电动汽车里面的驱动电机轴电压还是以「容性电压」为主,它的源头是PWM控制产生的共模电压,经过层层寄生电容进行分压,最终按照一定的比例分到轴承两端。高频感应轴电压产生的机理包括定子绕组与机壳的寄生电容不对称、共模电路中绕组和机壳之间的漏电流发生变化、在电机轴上等效出一个共模电流变化和相应的感应磁通。

通过创新的「富兰克林」引流技术,可将轴承上的近60V~80V电压的电流导出,较好的解决了其对轴承之间润滑膜耐压性能的冲击,从而大幅降低轴承失效的风险。

小结:主流车企已经开始加大800V高压投入,虽然高压架构依然存在部分挑战,但从总体来看,未来800V高压架构将成为下一代电动汽车主流平台,2022年将成为中国800V系统的一个元年。#微博新知博主##车圈新星驾到#

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【记者连线其他城市,看看外地咋治理违法遛犬】#哈尔滨人遛狗调查# 狗是人类忠实的朋友,可城市中存在的违法养犬、遛犬现象不容忽视。本报近日就哈尔滨存在的一些市民不文明养狗的问题,连续刊发了《遛狗乱象调查:200人遛狗8成不拴绳》《哈市警方:严打违法养犬、遛犬行为》两篇报道,得到了广泛关注。日前,记者连线国内其他城市,了解了外地是如何治理违法养犬、遛犬行为的。

深圳: 先罚再捕 疏堵结合 两周一执法

龙头新闻·生活报记者从深圳城市管理和综合执法部门获悉,深圳市关于犬类管理的制度非常健全、配备齐全。深圳福田区城市管理和综合执法局执法监督科王姓工作人员告诉生活报记者,市里有专门的人员进行行业指导,各区的执法局、街道办都有犬类管理人员,配备有捕狗工具,对捕狗人员进行培训。对捕烈性犬等一些特殊任务由第三方公司进行处理。

捕来的狗送到专门的留检基地,并且号召爱心人士领养,对长期无人认养的犬只进行无害化处理。

据介绍,从2019年下半年开始,深圳市城管执法部门每两周开展一次文明养犬统一执法日专项行动,将执法行动常态化、全天候、广覆盖,以精细化管理养犬行为,并严查流浪犬及禁养烈性犬。遛狗不牵绳最少罚款500元。

让广大宠物狗主人称赞的是,深圳不只管理,还举行各种活动来宣传文明养犬。就在今年10月29日,深圳市城市管理和综合执法局组织了爱犬日活动,这样的活动已经举办三届了。活动设有“领养区”“科普咨询区”及“爱心区”。主会场现场为铲屎官和狗狗举办了一场别开生面的“相亲大会”,铲屎官们现场答对一定数量的题目,即可和想领养的狗狗幸福“牵手”,相依相伴。

杭州:严查不拴绳遛犬 设犬类执法队伍

11月29日,龙头新闻·生活报记者致电浙江省杭州市城管局(市综合执法局)环境卫生监督处,朱姓处长表示,杭州市综合行政执法队是杭州市城管局直属单位,该单位的职能包括组织开展市政公用、市容环卫、城乡规划、城市绿化、环境保护、工商行政和公安交通管理等经批准纳入综合行政执法范围的行政执法工作,其中就包括犬类执法队伍,具有犬类管理执法资格。

“犬类执法队伍有五六个人,负责全市的犬类管理工作。”朱处长说,除了市级有执法队伍,每个区也设有执法队伍。区级城管执法队伍除了处理市民投诉不文明养犬外,还主动到街路上巡查,重点查处不拴犬绳遛犬、不按规定时间遛犬等不文明行为,全面排查无证养犬行为。在杭州反映不文明养犬的渠道非常顺畅,除了“贴心城管APP”外,还可拨打12345市长公开电话投诉。

依据《杭州市限制养犬规定》第十一条、第十八条规定,允许携带小型犬观赏犬出户的时间为19时至次日7时,对违反规定携犬出户的由犬类主管部门暂扣犬只,对养犬人处以200元以上1000元以下的罚款,情节严重的,没收犬只,吊销《养犬许可证》。

同时,杭州在禁养犬管理方面要求特别严格,对未经批准擅自养犬的,由犬类主管部门没收犬只,对单位养犬的,处以5000元以上10000元以下的罚款,对个人养犬的,处以3000元以上5000元以下的罚款。

朱处长告诉龙头新闻·生活报记者,杭州的犬领证办理率还是非常高的,线上、线下两种方式都可以办证,线上办证可以做到足不出户,并且不强制推行芯片,在办证的时候会发给狗主人,是否植入芯片由狗主人定。

对于网传的捕狗不人性化的问题,杭州严格遵循“抱、牵、网、钳、吹”五步工作法,按照“能抱的不用手牵,能牵的不用工具,能用网罩的不用钳子,能用钳子的不用吹管”原则,善待犬只,规范捕犬。对有主无证犬,按规范暂扣保存,犬主接受处罚、办证后领回。对流浪犬、无证犬做好收容工作。对符合领养条件的犬种,推向社会公开领养。

济南:不牵绳累犯 五年不许养狗

龙头新闻·生活报记者从山东省济南市公安局治安支队一大队获悉,该大队负责犬类管理工作。公安机关将采取早晚清查、网上巡查、调取小区监控、对不文明养犬行为进行曝光等措施,对首次发现的遛狗不拴狗绳行为予以警告,仍不改正的处罚200元;处罚后仍不改正的没收犬只,犬主五年之内取消养犬资格。

他们还经常联合创城办、市城管执法局以及居委会、志愿者举行文明养犬宣传活动。还成立了“文明养犬自治委员会”,推动群众自治,效果很好。

随着济南市经济社会的不断发展,养犬管理工作出现了许多新情况、新问题。为此,济南市制定出台了《济南市文明养犬管理条例》,于2021年9月1日起施行。济南市人大常委会法制工作室副主任何修冬解读该文件时指出,济南市要构建多元共治的管理模式,提升养犬社会化治理水平。建立政府、部门、镇街、村居、社会组织等共同参与的多元共治管理模式,突出养犬人自律自治,明确养犬人的责任;将社区自治管理模式和经验上升到法规中,鼓励和支持养犬行业协会、志愿服务组织等在犬只收容、流浪犬控制等工作中发挥作用。

“济南市明确公安机关为养犬管理的主管部门,并对公安、综合行政执法、农业农村、卫生健康等部门的职责予以明确。”何修冬指出,明确镇政府、街道办的管理职责,对组织协调居(村)委会做好流浪犬的控制和处置,组织做好犬只免疫、协助做好犬只登记等做出规定。

上海:公共视频抓拍 根据影像截图处罚

前不久,上海市民唐先生因遛狗未牵狗绳,接到了辖区嘉兴路派出所依法做出的20元罚款处罚决定。面对处罚,唐先生起初并不承认自己未牵狗绳,坚称每次遛狗都有牵好自己的爱犬。民警随即拿出手机向其展示了一张照片,在这张照片上,唐先生手里攥着一团狗绳,却没有连着一旁的爱犬。让市民唐先生没想到的是,这张照片的拍摄者是全市首套专门用于抓拍不文明养犬行为的系统。

“遛狗不牵狗绳” 一直是广大市民反响比较突出的不文明养犬行为。然而,在警方的日常执法中,该类违法行为却存在“发现难、取证难”的问题。针对这一违法行为,近期虹口公安分局通过大调研,在辖区多个小区试点运行了一套抓拍不文明养犬行为的系统。据悉,这套系统实现了对小区出入犬类目标的智能分析筛选,可以将小区内公共视频拍摄到的影像与数据库进行碰撞分析,挑选拍到犬类的影像并截图保存。

上海的多个小区试点运行了抓拍不文明养犬行为的系统,成功发现并处罚了20余起遛狗不牵狗绳的违法行为。警方表示,下一步将拓宽试点维度,将符合硬件条件的社区逐步纳入模型覆盖范围,并将通过更多的样本收集,对该模型不断进行升级迭代,提高识别准确率,进一步净化养犬环境。

“强制收容”、 限时遛狗…… 多省市出台治理措施

安徽合肥七部门联手整治不文明遛狗。出门遛狗不牵绳可处以100元以下罚款,犬粪不即时清理处以50元以上罚款……合肥市文明办、公安局等七部门联手开展不文明遛犬专项整治行动,整治区域为市区二环路以内、大蜀山游览区、机场、开发区建成区。

辽宁马鞍山伤人犬“强制收容”。对于“遛狗不牵绳”的行为,执法人员将采取劝诫、罚款、收容等措施,并记录在案;对流浪犬和伤人犬应捕尽捕,“强制收容”。此外,执法人员将对未使用束犬绳牵领的犬只以及违规进入公共场所的犬只进行捕抓收容,逐步对“遛狗不牵绳”干扰他人的不文明行为进行罚款。

河南张家口犬类管理分工明确,公安部门负责发证和治安案件,违法养犬由城管负责。自2020年7月1日起,张家口在全市范围内开展规范养犬管理工作。公安部门负责犬只注册、养犬证和犬牌的发放,对饲养犬只引发的各类治安案件的处理。城管执法部门负责查处违法养犬行为和影响城市市容环境卫生的养犬行为。携犬出户的,应当由具有完全民事行为能力的人牵领,携带养犬证,为犬只佩戴犬牌、束犬链(长度不超过两米)、戴嘴套。

湖南长沙宣布出台《长沙市养犬管理条例》,长沙养犬施行分区域管理制度,分为禁止养犬区、严格管理区和一般管理区。其中,严格管理区每户限养1只普通犬。

在云南文山,对正在伤人的犬只,任何人都可就地捕捉。云南省文山壮族苗族自治州文山市政府规定,在文山市区养犬的,携犬出户时,犬只必须使用束犬链,犬链长度不得超过一米,并由成年人牵引。7时至22时禁止遛狗。除此之外还要求,养犬不得干扰他人正常生活,不得放任、驱使犬只恐吓、攻击他人,对正在伤人的犬只,任何人都可就地捕捉,并按有关规定处置。

湖北武汉的《武汉市物业管理条例(修订)》规定,业主、物业使用人携犬只出户的,应当为犬只挂犬牌、束犬链、戴嘴套,由成年人牵引,主动避让他人。违反规定的,由公安机关责令改正,拒不改正的,处500元以上1000元以下罚款,情节恶劣或者造成严重后果的,没收犬只。因违反本条例养犬受到两次以上行政处罚的,纳入严重失信名单。同时,禁止在物业管理区域内饲养烈性犬和大型犬。违反规定将由公安机关没收犬只,并处5000元以上1万元以下罚款。

陕西西安是最早开展“史上最严”犬类整治行动的。今年8月,当地警方就明确宣称要严格执行养犬“黑名单”制度,对于犬主出现遛狗不拴绳、不携带养犬登记证等违规行为,被查处三次将吊销养犬登记证,五年内不得再次养犬。

11月16日,四川省成都市公安局对外宣布,将正式对该市限养区范围内的禁养犬开展收容处置。值得注意的是,在成都市公布的22种禁养犬中,中华田园犬、秋田犬等常见品种也榜上有名。

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记者:赵政府


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