350kW超级快充的欧姆热和能耗案例
在《整车800V的几种电气架构》一文中，我们讨论了高电压和大电流的电气架构，这其实是当前快充的两个主要实现方案，这里再以一个案例分析下，对于超级快充，整个充电过程的温度，热量损失和充电效率。
假定的电池包由21700电芯构成，189串31并，电量约100kWh，重约557kg；
电芯的容量为4.75Ah，比热容为950±20 J/kgK；电池包的最小电压为567V，最大电压为794V；
整个热对流的面积为4 m2，环境与电池的初始温度为25 °C，冷却液体的初始温度25 °C，并且冷却液的流速为15l/min。
快充的充电曲线如下图所示：
基于的策略是：CC阶段，最大的充电功率为350kW，500A，可以充至最大充电电压4V，大约50% SOC；然后，进入CV阶段，充电电压最大为4.2V。另一个快充的边界值来自连接器，假定最大电流500A，可以持续7分钟，之后随着SOC的增加逐渐减少。
在快充的过程中，电池包内的能量损失主要为欧姆热，来源主要有3个：电芯内阻、汇流排、高压继电器。结合上述的设定条件，可以得出在冷却功率为8kW时，能量损失与时间的关系如下图：
根据当前的空调压缩机水平，最大的冷却功率设定为8kW，基于这些条件，在电池包冷却目标为32 °C的要求下，电芯的温度将超过60°C，尤其是在高速行使之后。为了对比，同时对没有冷却、和其他低功率冷却的情况也进行仿真评估，结果如下：
在不同的冷却功率下，电池包的最大温度，以及50% SOC和95% SOC时的温度分别如下表：
上述的这些仿真结果，可以作为对电量为100kWh电池包快充的一个评估基础，例如用来评估不同快充条件下，整个充电过程的能量损失。
对于充电站的充电端假定充电的效率为95%，高压线束、汇流排和高压继电器的阻抗为7 mΩ，电池DCR的能量损损失参照上文；其他的高压器件HV-auxiliaries（如空调压缩机、DC-DC变换器、水泵、风扇和ECU等）的总功率，对于50kW的快充，设定为500W；对于150kW的快充，设定为6.4kW；对于350kW的快充，设定为11kW。
仿真的结果如下：
可以看出，随着功率的增加，能耗损失也在增加，350Kw/800V的条件下，能耗最大为77kW；在效率方面，50 kW/400 V和350 kW/800 V整体的能效计算为82%，150kW/800V的能效约为87 %。
当然，仿真有很多的实际因素是简化了的，具体的能效和每一种具体的方案，包括充电端的能效是强相关的，但这种评估让我们得以了解快充的优劣，以提前做好相应的改善措施。
注：参考材料将存放到知识星球的百宝箱中。
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