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2021中国汽车工程学会年会|广州巨湾技研有限公司总经理裴锋: 大功率超级充电技术的实践与探索

【EV视界报道】由中国汽车工程学会(China SAE)主办,上海国际汽车城协办,中国人才研究会、国家智能网联汽车创新中心作为特别合作伙伴的2021中国汽车工程学会年会暨展览会(SAECCE 2021)于10月19日在上海汽车会展中心盛大召开。

本届年会以“汽车+X,双碳背景下汽车科技创新”为主题,围绕汽车电动化、智能化、网联化、共享化的发展趋势,深度探讨跨产业协同衔接,统筹推进汽车与能源、交通、信息通信等产业深度融合。邀请汽车及相关行业的院士、企业高层、技术领军人物、资深专家学者、广大科技工作者,通过高层访谈、院士论坛、专题讨论、国际论坛、论文交流、技术展览等形式,讨论行业热点,引领前瞻技术发展方向。

以下为广州巨湾技研有限公司总经理裴锋演讲内容和EV视界的采访实录:

各位嘉宾,大家早上好!

我是来自巨湾技研的裴锋,今天很高兴来到汽车工程学会年会的“新能源汽车智能充电技术研讨会”,与大家分享巨湾技研对于大功率超级充电技术的实践与探索。

首先我想谈一谈超充的必要性。

进入2021年,新能源车渗透率增长势如破竹,超过10%大关。而动力电池占新能源汽车成本约40%,市场潜力大,未来存在很大的产能缺口。

目前纯电动汽车市场客户的痛点,主要是驾驶安全、充电时间、充电便利性,我们把痛点做了排序,最关键的依然是充电时间。

大家对于里程焦虑的痛点,最本质还是体现在充电时间,因为充电不够方便、快捷,所以大家希望续航里程越多越好,在广州市燃油车和新能源车方面,燃油车和新能源汽车现状对了一个对比,目前在动力电池方面,是两个十倍的差距,一个是动力电池的重量,动力电池的重量是油箱重量的十倍,另外,加油时间和充电时间,充电时间是加油时间的十倍。

我们也把充电生态和加油生态给大家呈现了一下,广州市大概1万个加油枪,300万台燃油车。新能源汽车大概是30万台,却有5万个直流快充桩。广州加油站是700座,快充站是2300座,快充生态发展效率还是比较低的,本质是充电时间还是太长。

总结来说,超充拥有非常突出的价值。对于用户来说,它意味着充电快、兼容性高、便利性高;对于运营商来说,超充能带来效率高、降成本和省资源的独特价值。

接下来我们来看一看超充技术的发展现状和趋势。

过去十年,动力电池主线还是提升能量密度。接下来十年,充电便捷性是我们最需要解决的痛点。国家从补贴电池向补充充电转变,很多车企也在探讨,如何提升充电便捷性问题。比如说像换电思路,但是它最终极的目的,依然要解决能源补给的便捷性。

像特斯拉是超充,我们巨湾技研也是走超充路线。但是我们有一个观点,超充的时间要控制在10分钟以内。也就是说一定要做到加油相当的时间,这样充电才足够便捷,充电生态才足够高效。

在政策和环境方面,海外和国内都有非常多的政策去促进。海外从250千瓦到350千瓦,甚至到400千瓦,国外已经在开始建设了。国内我们巨湾技研目前最大的功率,已经到600千瓦了。我们现在推广最多的超充桩是480千瓦,可以做到3C到6C的倍率。这是超充方面比较典型的车型:像特斯拉、保时捷的taycan,保时捷的taycan是5%到80%是18分钟。我们觉得依然是不够的,我们目前推出的技术,从5%充到85%,是8分钟时间。从30%到80%是5分钟时间,要真正做到充电和加油一样快捷。

接下来讲一下我们超充的解决方案。

巨湾技研的背景,是广汽资本、广汽研究院先导团队共同出资的。目前重心聚焦在超级快充动力电池和新一代突破性储能技术领域。

这是我们的发展历程。我们团队从2014年7月,就开始在做关于超充方面的一些积累。刚才我提到动力电池的痛点非常明显:一个是能量密度,一个是充电速度,我们2014年就开始在布局。2019年10月,我们超级快充电池已经上车做了测试。到上个月9月30日在埃安V上量产了,这也是全球第一个超级快充量产车型,也是全球充电最快的一个车型。

这里面讲到一些超充基本原理,它是一个系统的技术,从正负极材料,像隔膜、电解液、正负极材料、电极设计,以及模组、电池pack的设计,都是围绕怎么样提升锂离子迁移的速率,从而提升超充的性能去进行设计。

最终我们可以做到5分钟从30%到80%充电的性能。我们也完成了热失控测试,可以做到48小时内,当强行触发一个模组,热失控后,整包在48小时内不会起火、不会爆炸、不会燃烧。目前国标是在5分钟之内,而我们做到48小时,基本上在热失控测试上是永不起火的。

在耐用方面,我们做了100万公里使用寿命。一般谈到超级快充,大家会比较关注安全性能和寿命,所以在安全方面,我们通过了最严苛的热失控。寿命方面,我们也超过了常温2千次循环,这是没有问题,折算成里程是100万公里的使用寿命。

这里可以看到我们6C和3C具体参数,目前我们开发了6C和3C两个版本:6C是高压系统,到800伏的系统;3C是400伏的系统,6C是30-80%是5分钟。

同时我们在上个月的时候做了吉尼斯世界纪录,全球充电最快的车,充电5分钟,NEDC的续航可以达到250公里,实际当时跑了207公里的里程。我们超充测试数据,跟友商之间做了对比,SOC从0到85%,一直可以以6C的倍率,超过500万的电流一直超充,这是我们的功率和充电速度的对比。功率可以一直保持在450千瓦以上。我们充电时间是在10分钟以内,刚才介绍整个热失控是没有什么问题的。

为什么我们可以做到热失控测试比较优秀?一方面有用到了广汽弹匣电池技术,它是阻热的技术。另外,超级快充系统中,有我们独有的双重液冷技术,上下两层液冷板,散热功率更大。在耐久方面,在电芯材料层级,做了很多优化。

这边是我们对超充的理解,未来超充需求是刚需,需求会越来越多。在2025年,超充占比可能超过30%,因为这也很容易理解,电动车越来越多,但是80%以上的用户都是不具备在自己家里面装一个充电桩的,80%的用户只能依靠公共充电桩,当他依靠公共充电桩的时候只能是超级快充,这是唯一的解决方案。

最后我也讲一下我们在超充生态建设方面的进展。

首先我们自研的480千瓦的超充桩,可以做到600安充电电流,目前电压可以到1千伏。我们采用2015版的国标,它的充电枪是用液冷系统。我们去推广超充站模式时,下面有一句话,叫1+4超级充电站,480千瓦功率,我们会铺一个超充桩,再加4个120千瓦的快充桩,这样超充站快充和超充都是可以兼容的。

这种超充生态,最后搭建的超充生态,让你充电和加油一样方便快捷。以前是怎样的加油习惯,以后充电就是怎样的习惯,就是即充即走,同时在现场有人值守为你服务。在超充生态建设方面,我们今年会在全国铺100座超充站,在接下来两三个月的时间。明年是700座,2023年是1600座,2024年是4700座,同时我们会联合更多的合作伙伴,推进整个超充生态的建设,最终希望每一个普通用户,真正可以做到以后充电就跟加油一样方便快捷。

谢谢大家!

EV视界:超级快充热管理系统非常重要,能不能简单请您讲一下,什么叫双液冷系统?

裴锋:我们叫双层液冷板,首先在热管理方面,因为我们的超级快充电池,它的内阻比一般铜容量的内阻,已经是它的30%,降内阻是必须要去解决的一个问题。还有散热功率一定要够大,散热能力要够大。我们的散热系统,热传导和电芯之间的切合保证非常好好的贴合。同时,双液冷就是双层,电池底板有一层液冷板,电池上盖板上也有一层液冷板,为了增加整个散热功率。目前也是在电池pack里面,第一个用到双层液冷技术的。

EV视界:我想请问一个问题,也是大多数人感兴趣的问题。你这个超充,都是系统解决方案,动力电池这一侧,你的电池能量密度是多少?循环寿命试验情况如何?另外,对于电池的特性,超充工况下,温度容许的范围是怎样的?

裴锋:开发超充动力电池,核心在于在提升电池倍率的同时,能量密度也不能降低太多。我们现在能量密度依然可以保持在225瓦时/公斤。同时成本也不能上升太多,成本跟常规的三元动力电池相比,控制在10%以内。更重要的是寿命不能有影响,我们寿命超过1500次的循环后,它的SOH还可以保障在90%以上,也就是说我们可以超过2千次。所以它整个超充就是所有性能都要做到,而不是仅仅追求单一超充性能,所以在成本、能量密度、安全方面都要保证,在温度方面也保证在允许的温度范围内。

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李嘉琦编辑
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