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400V/800V双规快充有何奥秘?现代起亚集团E-GMP平台解析

2021年04月24日 12:26:03
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来源:陈庆镒

韩国现代起亚集团预计将在 2025 年前推出总计达 23 款纯电车、期望 2025 年达到 100 万辆电动车的销售里程碑,其中有 11 款车型就属独立的电动车系、包含近期发表的 Ioniq 5 与 Kia EV6,基础皆是集团新一代电动车模块化平台 Electric-Global Modular Platform (E-GMP),主打支援 400V 与 800V 双规快充规格、最大 350kW 充电功率,可在 18 分钟可充至 80%电量。而究竟 E-GMP 平台技术面有何特殊之处?本篇将进行深度探讨。

当初公布 E-GMP 平台强调的几大特点,就包含 400V/800V 双规快速充电、出色的续航里程、优异的操控性与舒适性、绝佳的乘员与电池安全防护、宽广的车室空间、前卫的车身造型比例。

就车体结构而言,E-GMP 平台主要采用短前悬、长轴距的架构设定,用以容纳高能量密度的锂电池组,但 E-GMP 平台包含车宽、轴距、车身前后悬等都能弹性安排,让集团依据需求打造出不同车型。车身前段也强调仿造骨骼的复合式钢材结构,车身主结构以 Ultra-High Strength Steel 超高强度钢材打造,整体结构以低重心为主,后悬挂还搭载 5 连杆结构、可带来优异的行车表现。

E-GMP 平台 400V/800V 双规快充如何达成?

当然,E-GMP 平台最受关注的重点,就是 400V/800V 双规快充,现代起亚 集团称其 400V 与 800V 两种快充规格对应属专利技术,无须另外装转接头,快充功率可以从 25kW、150kW,一路支援到最高达到 350kW,能在 5 分钟增加 100 公里续航、18 分钟充至 80%。

毕竟以当前的主流来看,400V 电压是主流规格,而 800V 目前主要使用的品牌为 Porsche,由 800V 具备更佳的电气性能表现,快充功率也能够拉的更高,因此已经有数个品牌正朝向 800 V 的规格发展中。

不过相较于保时捷 Taycan 采用的 J1 平台,E-GMP 平台在 400V/800V 快充转换有其独特之处,强调其是复合式的「Multi-Charging System」。

当使用一般的 220V AC 交流电充电时,车上的 Onboard Charger (OBC)车载充电器会将 AC 交流电转换为 DC 直流电对电池充电。这点大致与一般电动车相同,只不过 E-GMP 平台的车载充电器,还与追加的 Integrated Charging Control Unit (ICCU) 整合式充电控制单元,因此除单向对车辆电池 110V/220V 的充电外,E-GMP 平台车款还可反向给家电充电,也就是 V2L (vehicle-to-load)机能,最高能以 3.5kW 功率给中型冷气与 55 吋电视持续供电 24 小时。

图为 E-GMP 平台复合式的「Multi-Charging System」充电系统图解,包含 220V AC 交流电(上)、400V DC 直流电(中)、800V DC 直流电(下)皆有不同的充电路径。

E-GMP 平台车款用最高规格 800V 电压、DC 直流电功率 350kW 的充电桩对车辆充电,系统是直接给高压电池以 800V 充电。

至于以 400V 充电桩充电,过去其他品牌车款是采用较传统的电流转换器(DC/DC Converter)与 Onboard Charger 车载充电器来升压至 800V;而在 E-GMP 平台车款,则是车辆会先透过特殊的整合式电动马达/升压逆变器(Motor/Inverter)将 400V 升压为 800V,然后再对高压电池充电,其强调反而在体积上不用多再多安装 Onboard Charger 车载充电器,也能进一步降低成本与重量。

而在升压逆变器与后轴电动马达中的 Power Module 电力模块,现代起亚 集团也采用新世代的碳化硅(Silicon Carbide)作为半导体,相较过往的硅 (Si),碳化硅的成本较高,但其更适合用于高压、高电流、高温的工作环境,还可进一步将续航里程提升 5%。

因此在 E-GMP 平台主要的后轴驱动马达、升压逆变器其中,皆安装了碳化硅导体电力模块;至于前轴驱动马达则采用集团内部研发的硅 (Si)导体电力模块。

E-GMP 平台强调节省空间架构,可在 2WD/4WD 自动切换

就 E-GMP 平台的锂电池模块安排来看,其可依照车型、产品定位做出不同容量设定,电池硅统主要分为 6 或 8 个大模块,而每个大模块由 4 个小模块组成,小模块结构也增加绑带来强化强度,电池系统冷却部分在电芯底部有 Gap filler 导热胶设计,再下方则采下方外置的水冷式结构。而其内的电池模块并非过去特斯拉惯用的 18650 或 2170 圆柱式电池、而是与 Leaf 等车相同的软包电芯,电池供应商则包含韩国的 LG Chem 与 SK Innovation,车体底板也以钢板保护整体的电池结构。

动力单元方面,E-GMP 平台打造出整合式的 All-in-one Power Eletric System 动力系统,整合电动马达、逆变器等结构,性能上强调最快可在 3.5 秒内完成静止加速至时速 100 公里,最高极速则可达 260 公里。而在前后轴皆有安装马达的四驱车型上,E-GMP 平台还配有 Frornt EV Transmission Disconnector、也就是前轴动力切断机制,当仅有巡航等低度动力需求的路况时,系统会自动切断前轴马达的驱动力、并仅以后轴马达推进行驶,自动在 2WD/4WD 适时切换,以达到最佳的电耗节能表现。

车内空间部分,受惠于将 HAVC 空调系统体积缩小、增加驾驶座空间,再加上锂电池组带来的平整底盘,因此 E-GMP 平台车款少了传统的后底板中央隆起,像 Ioniq 5 还以「Living Space」概念为主轴导入名为 Universal Island 的可移动式中央扶手,其可前后滑移达 14 公分,双前座具有多段调整,并具有可躺平休憩机能的腿靠,后排座椅同样可前后滑移 13.5 公分、或调整椅背倾角,彻底展现 E-GMP 平台车款在空间灵活性的优势。

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