高压快充行业

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一、快充实现的两条路径

高电压:代表车型有保时捷Taycan

大电流:代表车型有特斯拉model3、model5

二、大电流

充电系统的电流的增大将导致产热量过高,带来两个后果:

1、能量损失严重,转化效率低

2、热管理系统造成较大负担

Model 3的大电流充电只能在5%-10%SOC的区间内实现大功率充电,在超过10%的区间内功率直线下滑,而Taycan的800V快充可在更宽的SOC范围实现高功率充电。

三、高电压

高电压架构主要分为三类:

1、(主流)纯800V电压平台,电池包、电机电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机均适配800V

优势:电机电控迭代升级,能量转换效率高。

劣势:电驱的功率芯片需要用SiC全面替代IGBT,零部件成本高。

2、800V电池组搭载DC/DC转换器,800V电压经DC/DC转换器后,可降压为400V,电机电控、OBC、PTC、空调压缩机适配400V

优势:沿用现在架构,车端改造费用低。

劣势:电压经DC/DC转换后,部分能量损失,能量转换效率低。

3、两个400V低压电池组,充电时串联800V,放电时并联400V,电机电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机适配400V

优势:成本低,改动较小,仅需升级BMS系统

劣势:充电效率提升有限

四、快充的负面效应

1、热效应:高电压只是针对充电桩而言减小了电流,但对于单体电芯而言,电芯仍要承受电流增大带来的发热问题。在快充条件下,电池内外部的温度差超过10摄氏度,不均匀的热分布以及过高的温度将引发一系列问题:粘结剂解体、电解液分解、SEI钝化膜的损耗以及锂枝晶等。

直接导致的危害有: 电池循环寿命降低、热失控引发的安全问题。

热效应对电池材料体系以及BMS管控系统提出了更高的要求。

2、锂析出效应:锂离子电池运作的本质就是锂离子在正负极之间的脱嵌运动,然而在高充电倍率下,嵌锂的过程是不均匀的,锂离子会因无法及时嵌入负极石墨层而选择在负极表面沉积,形成锂金属。当锂金属不断沉积,就会形成锂枝晶。

锂枝晶的危害:负极表面锂枝晶的持续生长,可能会刺破隔膜,造成电池内部短路从而导致热失控;锂枝晶在生长过程中会不断消耗活性锂离子,并不可逆转,导致电池容量降低,降低电池使用寿命;

3、机械效应:在快充条件下,锂离子快速的从正极脱出,并嵌入负极,这会造成电池内部极高的锂离子浓度,其结果是活性颗粒之间的应力错配。当应力累计到一定值时,会造成活性颗粒、导电剂、粘结剂以及集流体之间的缝隙增大,并造成活性颗粒的微裂纹增加。

直接影响:活性颗粒之间缝隙的增加会显著增加电池的内阻;颗粒微裂纹会降低了电池的循环寿命

五、高压快充需升级材料

1、负极:负极是快充性能的决定性环节,使用硅碳负极。

2、电解液:新型锂盐LiFSI更适配高压快充体系,为快充电池的性能和安全保驾护航

六、高压快充需升级零部件

1、电机:扁线+油冷,以提高电机功率密度和效率

2、电控: SiC替代,展露性能优势

3、车载电源: SiC器件应用,助力800V发展

4、继电器:高电压趋势下的量价提升

5、薄膜电容:新能源领域的首选

6、熔断器

$法拉电子(SH600563)$ $宏发股份(SH600885)$ $斯达半导(SH603290)$ 

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快充不一定安全特斯拉

2022-08-07 18:25

各自对应的股票呢,啥时候可以梳理一下么