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技术讨论|Lucid设计的Wunderbox设计

来源:互联网   2022-07-19 阅读:16

今天聊一下Lucid Air的中央车载充电单元Wunderbox。

 

由于Lucid air的电压很高,为924V。这里有几个功能:

 

● 小功率直流配电部分:包含接触器和保险丝,主要连接PTC、电动压缩机和DC-DC


● 800V转换400V:这里主要是为ptc和电动压缩机供电


●  双向大功率充电:19.2 kW,这里很有意思的地方是升压部分和后面的400V直流输入是复用的


● 直流充电升压电路:50kW对于老的美国直流充电桩,可以把电压升高

 

▲图1. Lucid设计的Wunderbox有很多有趣的功能

 

▲图2. Lucid Air 的Wunderbox设计


Part 1、Wunderbox的内部概览

 

在这个多功能的系统里面,承载了很多的功能,包含了3对大功率的连接器(直流充电座子、电池系统和逆变器)和4对小功率连接器(交流座子输入、DCDC输出、PTC输出和电动压缩机输出).

 

▲图3. Lucid的Wunderbox高压连接器是很多

 

在讲解视频里面,我们看到有印象深刻的地方在于,这里其实包含四个部分:

 

●大功率电路:综合考虑两个部分,交流输入和400V直流桩输入,这里可以通过两部分来复用DCDC升压电路


● 控制板:这里需要综合考虑几种充电模式,交流、直流高功率快充和直流低功率快充


● 高压配电:配置了高压接触区,输入快充输入、交流输入、逆变器输出和电池输入&输出


● 低功率配电电路:这里还包含一小块电路,由于PTC和电动压缩机都是400V的

 

▲图4. 里面整体包含四个部分

 

在新的CCS快充桩上,这里比较简单直接旁路,如果出现400V桩,则考虑使用交流充电机的DCDC升压部分,这里一开始就考虑用50kW的升压电路。目前全球在800V上都需要做老的直流桩的兼容性,各家有各家的方式,和交流桩进行兼容性考虑,Lucid是唯一一家。

 

▲图5. 高功率充电的几种方式

 

交流部分,考虑SIC的主控电路来做,一方面提高效率,一方面考虑V2X。在这方面,Lucid电池的大小足够大,所以在这里配置了很多的SiC Mosfet。在之前披露的信息中,Lucid和ROHM合作,SCT3040K和SCT3080K在高频和高温下的改进性能SiC MOSFET 帮助 Lucid 减小了设计尺寸,并降低了功率损耗,其中主动整流和PFC功率因数校正电路能够在高开关频率下工作,这要归功于SiC MOSFET的应用。而后面50kW的升压电路,也需要使用SiC电路来来实现这个功能。

 

▲图6. 交流部分的主控部分

 

在设计中,由于有了上面的考虑,整个设计需要配置比较多的熔丝,里面多个电路都需要考虑电气绝缘方面的防护。

 

▲图7. 里面包含了好多熔丝


Part 2、OBC的将来

 

我们目前在国内,做了很多的尝试,主要是讨论采用小直流充电,把车载充电机逐步从车上拿下来,而在800V的车型上,需要考虑对过去的充电桩的兼容,在低功率的快充桩上也有充电能力,目前普遍的方案就是两种:

 

● 专用的升压电路:从保时捷开始,做一个简单的升压装置


● 复用电机绕组:作为升压电路的一部分

 

Lucid这里考虑了大功率的SiC电路,既然交流做成近20kW的,那么在升压部分则考虑较高的短时间功率,直接承接50kW的升压电路设计,这其实为OBC提供了一条新路,在SiC的基础上,其实可以做更高功率的产品。

 

▲图8. Lucid的设计考虑


小结:

 

我觉得Lucid对于高端车来说,也是一条路,毕竟800V系统确实得考虑,是不是一定要做全集成。把交流、400V直流输入一起考虑确实不错的思路,而双向输出都考虑的。


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