↑汽車的未來將令人充滿遐想
等等!5G時(shí)代，我們的駕乘真的再也無需等待么?我們知道，5G帶來的是信息傳輸速度的提升，但伴隨著波頻上升，信號密集，整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)上的能耗也將明顯上升。由于環(huán)境、能源等方面的限制，汽車的未來終將是新能源的天下，而為了我們可以在車上吹空調(diào)、看導(dǎo)航、聽音樂、看視頻、享受氛圍燈，與周圍車交流(“前面的兄弟麻煩讓讓，我老婆快生了”)等等行為可以正常進(jìn)行所需的電量儲備，那漫長的充電時(shí)間，你等還是不等?
↑V2X汽車交互
相信大家都有過這樣的體驗(yàn)。準(zhǔn)備出門逛個(gè)街，明明自己整理只需5分鐘，但是卻不得不等“豬隊(duì)友”半小時(shí)甚至更久，這便是著名的木桶效應(yīng)。汽車電池的充電時(shí)長，很可能成為5G時(shí)代效率的短板。說到底，這也是現(xiàn)在很多人仍在觀望新能源車的原因之一——充電對環(huán)境和時(shí)間的要求，以及電量能支持的續(xù)航里程，尚不能滿足他們的需求。
↑木桶效應(yīng)：短板決定整體水平
事實(shí)上，快速充電本身已經(jīng)是電池廠商們浸潤多年的領(lǐng)域。在可預(yù)期的未來，借助直流快速充電技術(shù)(DC)以及高達(dá)350 kW 的未來充電功率(歸類為大功率直流快充，簡稱HPC DC)，電動汽車將可以實(shí)現(xiàn)長途旅行。這一功率遠(yuǎn)超當(dāng)前市面前列的22 kW三相交流(AC)功率，但同時(shí)大電流也將帶來電路中很高的熱損失，使得包括連接器、電纜在內(nèi)的所有部件都發(fā)熱，可能產(chǎn)生過載、過熱或電流受控降額等問題。另一方面，就成本、重量和體積而言，想通過更粗的電纜來降熱較難實(shí)現(xiàn)，通過增加電壓來降低電流需求也會帶來增重。簡言之，之所以現(xiàn)在還沒能實(shí)現(xiàn)汽車快充，原因之一就是人類尚未解決充電過熱的問題。
大功率充電
那么，究竟多熱算“太熱”呢?如果能夠找到這一問題的真實(shí)臨界水平，似乎我們就可以在臨界范圍內(nèi)盡可能充分地發(fā)揮，來實(shí)現(xiàn)更快的充電效果。以HPC DC而言，其旨在實(shí)現(xiàn) “充電10分鐘，行駛300公里” 這一目標(biāo)，那也就意味著充電速度是當(dāng)前水平的16倍——這意味著散熱量達(dá)到當(dāng)前水平的162 = 256倍。
↑大功率快速充電將帶來劇烈的熱量上升
當(dāng)前，人們依然沿用先前的回歸模型來計(jì)算、設(shè)計(jì)繼電器和熔斷器的靜態(tài)負(fù)載點(diǎn)。但是，因?yàn)檠赜玫哪Ｐ鸵呀?jīng)不適合HPC DC的情況，傳統(tǒng)的通過交流AC電流的均方根(RMS，Root Mean Square)來確定連接元件性能指標(biāo)的方法也無法反映電流峰值、短時(shí)充電的快速升溫、以及恒定負(fù)載期間的過熱考量。
↑傳統(tǒng)電流曲線的量化方法
基于此，北京優(yōu)利威了一套全新的思路，從物理學(xué)本身出發(fā)，根據(jù)基爾霍夫定律中的節(jié)點(diǎn)分析法(進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的電流等于離開節(jié)點(diǎn)的電流)和回路分析法(回路電壓總和為0)，并通過能量守恒定律(損失的電流轉(zhuǎn)化為熱能)計(jì)算熱量值。
基爾霍夫第一定律：所有進(jìn)入某節(jié)點(diǎn)的電流的總和等于所有離開這節(jié)點(diǎn)的電流的總和，或?qū)懗桑?/p>
基爾霍夫第二定律：沿著閉合回路所有元件兩端的電勢差(電壓)的代數(shù)和等于零，或?qū)懗桑?/p>
能量守恒定律(熱力學(xué)第一定律)：熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。
這套方法不但可以同時(shí)用于直流和交流電，而且也更真實(shí)地反應(yīng)實(shí)際情況，目前正在ZVEI(德國電氣電子制造商協(xié)會)得以積極推行。通過下方的等效電路圖，可以更一目了然地看到電氣模型和熱模型之間的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用這一模型，我們將可以通過設(shè)計(jì)變更提前優(yōu)化發(fā)熱部位，解決大功率充電的后顧之憂，對于快速充電的迎接也就更近了一步。
↑連接器分解為多個(gè)回路：
合適耐熱強(qiáng)度的連接器與線纜組件，可能會成為5G時(shí)代發(fā)展最重要的方向之一。在連接解決方案的開發(fā)與完善的道路上，UNIVO 將與您并肩前行。
