400V電壓下行車，800V電壓下充電——這是巨灣技研在平衡成本和快充需求下給出的解決方案。

6月6日，巨灣技研正式發(fā)布了全新自主研發(fā)的巨灣鳳凰電池。

按照巨灣技研的介紹，鳳凰電池可以全天候（高低溫）條件下均如常運(yùn)行，并在300～1000V不同電壓平臺(tái)上均可實(shí)現(xiàn)最高8C極速充電（0-80%充電僅需6分鐘）的能力。

具體做法上，通過(guò)改變電池的串并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)電池400V和800V自由切換，這是巨灣技研鳳凰電池的關(guān)鍵亮點(diǎn)。

相比此前推出的3C、6C電池，巨灣技研在超高導(dǎo)熱率低維材料的熱管理系統(tǒng)上也有所突破，從而解決氣溫對(duì)電池充放電方面的影響。

當(dāng)然在充放循環(huán)壽命上，巨灣技研方面給出的數(shù)據(jù)是能夠達(dá)到2000次。

總線電壓升降開(kāi)關(guān)矩陣

先來(lái)看巨灣技研的最大亮點(diǎn)高低壓切換裝置。

巨灣技研的總體思路很簡(jiǎn)單，兩個(gè)400V的電池包，充電時(shí)，串聯(lián)達(dá)到800V；行車時(shí)并聯(lián)，還維持400V。

也就是說(shuō)，僅直流快充相關(guān)部件為 800V，其余部件維持 400V，通過(guò)動(dòng)力電池靈活輸出400V和800V方案。兩個(gè)400V動(dòng)力電池通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換串并聯(lián)，來(lái)靈活輸出 400V 和800V電壓，這樣車輛就可以兼容 400V和800V 直流充電樁。

這樣做的好處是，車企不需要提升整車的電壓平臺(tái)，僅通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制電池包電壓，達(dá)到電池高壓快速充電的目標(biāo)。

據(jù)巨灣技研透露，他們采用的是部分繼電器和碳化硅二極管等做開(kāi)關(guān)，之所以采用碳化硅是為了將體積做小。

這里有個(gè)背景知識(shí)鋪墊?？斐湟ㄟ^(guò)充電功率的增大來(lái)實(shí)現(xiàn)，充電功率則由電流和電壓共同決定。P=U*I。因此，高電壓、大電流是實(shí)現(xiàn)快充的主要方式。

在功率相同的情況下，電壓越高通過(guò)汽車線路的電流越小，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知產(chǎn)生的功率損耗也越小。因此要想使整個(gè)系統(tǒng)效率更高，可增加電池組電壓可降低電流，進(jìn)而降低損耗。

因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍采用的是提高電壓的方式實(shí)現(xiàn)快充。

要實(shí)現(xiàn)車輛800V快充，按照大類分，一般有三種方式，分別是純800V電壓平臺(tái)、800V電池組搭載DC/DC轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)400V低壓電池組，各有優(yōu)劣。

純800V電壓平臺(tái)能量轉(zhuǎn)換效率高，但是直流快充交流慢充、電驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力電池、高壓部件均為800V，做到耐高壓，整體成本會(huì)有明顯上升，尤其SiC的大量應(yīng)用會(huì)明顯拉升成本。

如果車輛是800V電池組搭載DC/DC轉(zhuǎn)換器，則繼續(xù)使用400V的架構(gòu)，車端改造費(fèi)用低，但電壓經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后會(huì)損失部分能量，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率低。

兩個(gè)400V低壓電池組采用串并聯(lián)的形式，即充電時(shí)串聯(lián)800V、放電時(shí)并聯(lián)400V，通過(guò)繼電器來(lái)控制串并聯(lián)。目前看，巨灣技研采用的就是這一方案，電壓升降開(kāi)關(guān)矩陣——繼電器、SiC二極管等，來(lái)控制電池的電壓。

談到SiC二極管的應(yīng)用時(shí)，巨灣表示，這主要為了減小體積。

巨灣技研方面認(rèn)為，這一方案于直接應(yīng)用800V高壓平臺(tái)，成本是大大降低的。巨灣技研方面不否認(rèn)800V高壓平臺(tái)的趨勢(shì)，但他們判斷這個(gè)應(yīng)用有個(gè)發(fā)展過(guò)程，滲透率逐步提升，在這個(gè)過(guò)程中，他們選擇了高低壓切換的方案作為過(guò)渡。

巨灣技研方面看來(lái)，現(xiàn)在很多主機(jī)廠還是仍然采用400V的中低壓平臺(tái)的架構(gòu)，他們的設(shè)計(jì)就是讓更多的廠商，在不變動(dòng)自己原有的中低壓平臺(tái)架構(gòu)的情況下，就能享受到超級(jí)快充的技術(shù)。

目前國(guó)內(nèi)外也有些高低壓的轉(zhuǎn)換方案。巨灣在談及他們產(chǎn)品特點(diǎn)時(shí)表示，其他企業(yè)在高壓充電情況下，其他車載電器都是不工作的，無(wú)法同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)不同電壓平臺(tái)，巨灣的方案解決了這個(gè)問(wèn)題。

換句話說(shuō)，巨灣的鳳凰電池一邊可以800V充電，同時(shí)可以在400V下運(yùn)行空調(diào)。

優(yōu)化系統(tǒng)和電芯材料

在巨灣技研介紹中，他們采用了輕量化超高導(dǎo)熱率低維材料為基礎(chǔ)，并通過(guò)極限利用電芯換熱面積來(lái)搭建熱管理系統(tǒng)，使得換熱面積相比傳統(tǒng)方案提升18倍，實(shí)現(xiàn)電池的極速冷卻和加熱，控溫速率提升3倍，冬季可實(shí)現(xiàn)5分鐘從零下20度升至25度的急速熱車，對(duì)提升北方地區(qū)用戶使用體驗(yàn)有好處。

此外，巨灣技研介紹，他們還全面提升成組率和安全防護(hù)能力。在電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面，巨灣鳳凰電池采用超導(dǎo)熱、加熱、緩沖、隔火材料多合一彈倉(cāng)式結(jié)構(gòu)，將電芯置于緊湊的“彈倉(cāng)”內(nèi)，不僅電池的熱管理被極大改善，而且抗沖擊、抗穿透能力也顯著增強(qiáng)，同時(shí)使系統(tǒng)體積利用率可高達(dá)75%。

當(dāng)然，這個(gè)成組率是采用了CTP無(wú)模組的集成模式達(dá)到的。

在提升成組率方面，各家電池企業(yè)的思路也大致相同，將功能合并以增大有效體積利用率。

電芯方面，要實(shí)現(xiàn)快充，要解決負(fù)極析鋰、正極顆粒破碎老化的問(wèn)題。充電過(guò)程中鋰離子從正極脫出進(jìn)入電解液穿過(guò)隔膜最后嵌入負(fù)極，這個(gè)速度越快，充電速度越快。

在這個(gè)思路下，科研人員不斷改進(jìn)、優(yōu)化材料。他們通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，正極通過(guò)高例子導(dǎo)的玻璃相包覆層，特殊元素?fù)诫s等技術(shù)，可形成徑向?qū)R的精細(xì)結(jié)構(gòu)，讓鋰離子可以更快速度從正極脫出移出到負(fù)極。

電解液方面，則是通過(guò)添加特殊介電特性溶劑，讓鋰離子高速移動(dòng)到負(fù)極。

負(fù)極通過(guò)梯度極片、垂直多孔設(shè)計(jì)、三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、特殊無(wú)定形材料包覆石墨等技術(shù)，來(lái)大幅改善負(fù)極析鋰問(wèn)題。

五大性能突破

巨灣技研認(rèn)為，通過(guò)上述技術(shù)改進(jìn)，鳳凰電池具備五大性能突破。

一是，可以實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)行和XFC極速快充。鳳凰電池實(shí)現(xiàn)全氣候條件下的0-80%極速充電僅需6分鐘（8C），并確保整車在全氣候（尤其低溫）條件下續(xù)航里程不打折扣。

二是，主被動(dòng)加持，安全性能再提升。在主動(dòng)安全方面，巨灣的熱管理極大降低了發(fā)生熱失控的概率并有提前預(yù)警功能，通過(guò)對(duì)每顆電芯狀態(tài)的高精度監(jiān)測(cè)、估算及毫秒級(jí)精準(zhǔn)控制，有效防止電池發(fā)生過(guò)充、過(guò)流等安全隱患。

在被動(dòng)安全方面，巨灣鳳凰電池搭載超高導(dǎo)熱率低維材料熱管理單元，同時(shí)還對(duì)電芯提供了強(qiáng)大的“彈倉(cāng)式”安全防護(hù)功能，即使發(fā)生電芯熱失控，也被遏制在“彈倉(cāng)”內(nèi)而不擴(kuò)散，同時(shí)極速冷卻技術(shù)有效帶走發(fā)熱，在電池系統(tǒng)觸發(fā)熱失控實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)48小時(shí)不起火。

三是，縮小電芯溫差，提升循環(huán)壽命。巨灣方面介紹，鳳凰電池的電芯本身具備超長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，還搭配極致控溫的熱管理系統(tǒng)，確保電池始終工作在最舒適的溫度和極小的溫差范圍內(nèi)，大幅提升的循環(huán)壽命可達(dá)10年或80萬(wàn)公里。

四是，高能量密度支持長(zhǎng)續(xù)航。系統(tǒng)高集成化設(shè)計(jì)，鳳凰電池的能量密度可達(dá)260 Wh/kg，實(shí)現(xiàn)一次充電可續(xù)航1000公里。

五是，低成本模塊維護(hù)帶來(lái)更優(yōu)經(jīng)濟(jì)性。巨灣方面認(rèn)為，其基于先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念，使系統(tǒng)維護(hù)更加便捷，有利于電芯的梯次利用，同時(shí)帶來(lái)整包電池的輕量化和成本的降低。

巨灣技研表示巨灣鳳凰電池將于明年在巨灣技研（南沙）儲(chǔ)能器件與系統(tǒng)生產(chǎn)基地實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并有望于明年底裝車配套。

目前該款電池尚未量產(chǎn)，量產(chǎn)搭載后的性能如何，還需拭目以待。

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