芝能汽车出品引：随着新能源汽车的普及，补能方式成为用户关注的热点
除了充电桩之外，黑马原力近期发布的MPS（Mobility Power Supply）产品——G60小黑用无人驾驶和移动充电技术，给新能源汽车充电带来一种全新的方式
黑马原力首款产品G60小黑具有业内领先的充电技术，采用4C倍率电芯，并通过自研RxPower电池系统设计实现高效充电
G60小黑兼容800伏和400伏平台，可以提供60-100kWh的快充；同时，具有灵活的能源供给通道，通过并联可以满足不同场景的需求
新品发布的现场演示中，小黑展示了其在狭小空间内穿梭自如、轻松找到目标车辆的能力，以及精准定位充电口、无人插拔充电枪的操作
小黑搭载多线激光雷达、避障雷达、环视RGBD摄像头等多类型传感器，实现L4级无人驾驶；智能机械臂高鲁棒性的操作，打通无感体验的最后一环
实际应用时，小黑可以布局在充电桩不够用、甚至完全没有安装的停车场，通过手机小程序或者APP就可以召唤过来进行“桩找车”的方式进行充电
本文将对这个L4自动行驶的充电机器人，从动力部分的技术难点来进行解析
4C倍率电芯和成组技术据发布会上数据，小黑可在10 分钟给电动车提供 150 公里的续航里程
为什么充电可以这么快？从电池的本身特性来看，电池的充电倍率是要比放电倍率低很多的，所以用G60给电动汽车充电，主要的瓶颈是电动汽车电池的充电速度
4C倍率电芯和成组技术可以让电池的充电速度大幅提高，使得充电时间大大缩短
动力电池的充放电过程本质上是电子在正极和负极之间定向转移，同时锂离子也会在电解液中穿过隔膜和电解质进行扩散
从微观层面来看，高倍率和低温条件下充电对两电极都带来不可逆损伤
如石墨电极上若电极电压低于0 V（vs. Li/Li(+)），就会发生析锂现象，造成内部短路
小黑G60是采用4C倍率电芯（放电）电池技术，可以实现电池瞬间放电电流达到电池容量的4倍以上
这种电芯能够快速释放电能，让电动车的充电速度大幅提高
电池成组技术是指将多个电芯组合起来，形成电池组，从而提高电池的总电压和总电流
这种技术可以让电动车的充电功率更大，进而提高充电速度
4C倍率电芯搭配自研RxPower电池系统，可以实现数百颗电芯的协同输出
相对来说，哪怕是最小规格60kWh的电池，对于电动汽车的需求240kW，这个放电能力来说也不是难事
如何兼容400V和800V平台小黑G60本身自带的电池作为能量源，需要给400V或800V的电动汽车进行充电，也就是说移动充电的设计需要兼容市面上现有400伏平台和即将到来的800伏平台，在这里需要做哪些设计才能实现，难度又在哪里？对于一个普通的电动汽车的直流快速充电桩来说，通常采用一个含多个功率级的大功率快速DC充电器，一般包括一个三相主动整流前端，用来处理来自电网的交流-直流转换并应用功率因数校正；以及一个DC-DC，用来提供隔离并使输出电压适应EV电池的需要
而移动充电的小黑，在能量转换过程中，需要一个大型的DC-DC，把小黑G60里面的电池的电压，转换成电动汽车需要的电压
这里可以采用双主动桥式(DAB)转换器，通过使用单变压器结构和磁通平衡控制技术来实现双向功能和高功率和能效，来应对EV电池在200V至1000V宽范围内的充电需求
当然设计方案里面可以使用CLLC谐振转换器可用于快速充电，但需要在宽输出电压范围内进行控制、最佳化和调整
DC-DC的转换中，功率电子的设计是核心，因为这里的能耗很关键，一方面小黑的电能是自带，能耗过大使用时不够经济；另一方面，如果损耗过大，热管理是个隐患问题
All in 1 RxPower电源管理系统普通用户可能不了解All in 1 RxPower难度有多大
这里“All in”的困难在于要集成多种功能，包括与电网双向传递、新能源汽车高压直流快充、交流放电等，还要实现高度集成和传能效率达98.7%
首先，要实现与电网双向传递，是由于黑马G60包含了一个双向的充电机，可以和电网进行V2G的交互，既可以通过充电将电能存储在小黑的电池中，也可以在没有进行充电服务的时候，通过放电将电能从小黑的电池中释放出来回馈电网——不充电的时候可以做储能的服务
其次，新能源汽车高压直流快充，就是前文解释过的DC-DC的电路，也是需要在架构设计中考虑的
最后，交流放电是指电动汽车的回馈功率也可以通过单独的接口输出，这让小黑G60充满了也可以当作一个家庭的备用电源来使用
从架构上来看，在这里包含了一个双向的AC-DC和一个大功率DC-DC，这两个功率电子的拓扑结构可以设计在一个电路板里面
超大功率需要解决的难题——全链路热管理系统在大功率快充的情况下，热管理对小黑显得非常重要：一方面需要把自带的电池包的温度管好，一方面也需要把DCDC的散热管理好
首先为了自身的电池包安全，要提高电池包的热扩散防护能力，需要采用隔热性能更高的隔热材料和绝缘材料来防止高压打火
在散热中，通过成熟的大功率充电电池热管理方案，确保电池在快速充电过程中温度稳定，并且通过热管来来对充电系统进行散热，来降低充电枪充电线的体积和重量
RxDomain中央控制系统黑马原力G60把所有的软件集成在一起，负责电池BMS、电源控制、热管理、动力控制、云平台车联网等方面的高度集成，降低成本，这里需要技术的突破和创新
哪怕是对于一台车，软件能力的差异化已经成为一项关键因素
一个完善的软件系统可以将所有功能集成在一起，包括电池BMS、电源控制、热管理、动力控制、云平台车联网等方面的高度集成，从而提高整车性能和效率
这些软件系统的整合需要深厚的技术能力和经验
◎ 电池管理系统（BMS）方面：软件需要监控电池状态、充电和放电过程中的电流、电压、温度等参数，并对电池进行优化管理，从而最大限度地延长电池的寿命和稳定性
而且如果电动汽车通过充电协议把电池数据发过来，也可以对电动汽车的电池数据进行管理
◎ 电源控制方面：软件需要对DC-DC和AC-DC进行精确控制，需要管理充电和放电过程，以确保电池的安全和稳定性
◎热管理方面：软件需要控制冷却系统，以确保两块电池（自己的电池和客户车里面的电池）和功率电子在适当的温度范围内运行
这对于电池寿命和性能的维护至关重要
◎动力控制方面：软件需要优化能量的使用，确保G60开出去充电之后，还能保留足够的能量供自己回去充电，要是“趴窝”在半路上就搞笑了
◎云平台车联网方面：需要通过软件将车辆和互联网连接起来，实现G60自己的状态的远程监控和控制
我理解这套软件系统本来是围绕汽车来开发，现在移植到了小黑上面
小结：作为一家专注于为电动车充电解决方案的公司，黑马原力一直在不断探索和创新
小黑G60独创的MPS充电方式，给电动车带来一种新的快速、便捷充电解决方案，有望在市场上获得广泛的认可和应用
与传统的充电设备相比，小黑G60采用了高度智能化的技术，能够快速到达车辆的位置，减少了车辆充电时的等待时间
给车充电用上了无人驾驶+快充等黑科技，乍看之下之下有点“大材小用”，但黑马原力在电动车充电领域创新的解决方案，反映出该公司的创新能力和市场敏锐度
期待着黑马原力在未来能够继续推陈出新，为电动车行业的发展贡献更多的智慧和力量