誠如前篇「Hyundai Ioniq 5 前瞻科技─設計篇」所略為提到的特色,Ioniq 5 作為 E-GMP 平臺首發的市售電動車,Ioniq 5 車輛本身就支援 400V 與 800V 雙規快充規格對應,Hyundai 強調其擁有這一專利技術,Ioniq 5 更是世界首款支援此規格的電動車,甚至可在 18 分鐘內充至 80%。本篇將藉由電能篇分析 E-GMP 平臺的奧秘,並解析 V2L 反向充電多元應用、Ioniq 5 充電功率的獨到之處。

800V 成趨勢,E-GMP 之 400V/800V 雙規快充更具獨到優勢

以當前全球電動車的市售主流來看,400V 電壓架構仍是主流規格,而 800V 目前主要使用的品牌為 Porsche,由 800V 具備更佳的電氣性能表現,快充功率也能夠拉的更高,因此已經有數個品牌正朝向 800V 的規格發展中,甚至像美國高端電動車新創品牌 Lucid 旗下的車款 Air、更是設定為 900V 的高電壓架構。

相較於 Porsche Taycan 採用的 J1 平臺,Hyundai 集團的 E-GMP 平臺,在 400V/800V 快充轉換有其獨特之處,原廠強調其是複合式的「Multi-Charging System」。包含 220V AC 交流電、400V DC 直流電、800V DC 直流電皆有不同的充電路徑。使用 400V 直流充電時系統將 400V 升壓為 800V,然後再對高壓電池充電;若到 800V 的 DC 直流電高速充電站,Ioniq 5 可直接就能對應 800V 電壓的快充。

圖為 E-GMP 平臺複合式的「Multi-Charging System」充電系統圖解,包含 220V AC 交流電(上)、400V DC 直流電(中)、800V DC 直流電(下)皆有不同的充電路徑。

V2L 反向充電、18 分鐘快充 80%,E-GMP 平臺 220V/400V/800V 多元電能應用

當使用一般的 220V AC 交流電充電時,車上的 Onboard Charger (OBC)車載充電器會將 AC 交流電轉換為 DC 直流電對電池充電,這點在 E-GMP 平臺大致與一般電動車相同。只不過 E-GMP 平臺的車載充電器,還追加名為 Integrated Charging Control Unit (ICCU)整合式充電控制單元,因此除單向對車輛電池進行 110V/220V 電壓的充電外,E-GMP 平臺車款還可反向給家電充電,也就是帶來所謂的 V2L (Vehicle-to-load)機能,最高能以 3.6kW 功率給中型冷氣與 55 吋電視持續供電 24 小時,甚至替諸如吹風機、微波爐等電器用品供電,都是其優勢之處。這也讓 Hyundai 集團的 E-GMP 平臺車款,在進行戶外露營時,具有相當卓越的供電機能優勢。

E-GMP 平臺搭載 Integrated Charging Control Unit (ICCU) 整合式充電控制單元,因此除單向對車輛電池 110V/220V 的充電外,E-GMP 平臺車款還可反向給家電充電,也就是 V2L (vehicle-to-load)機能,最高能以 3.5kW 功率給中型冷氣與 55 吋電視持續供電 24 小時。
V2L (Vehicle-to-load)機能還可在車外充電孔插上轉接頭,替許多家電供電之餘,也能反向充另一輛電動車。

而 E-GMP 平臺車款,若使用像高規 800V 電壓、DC 直流電功率最大可達 350kW 的快充充電樁對車輛充電,系統是直接給高壓電池以 800V 充電。像 Ioniq 5 電池容量達 72.6kWh 的長里程版本,車輛本身支援的 DC 峰值充電功率即便未達到 350kW、而是只有 240kW,但也已能讓 Ioniq 5 在充電 5 分鐘就能增加 111 公里續航,並在 18 分鐘完成 10%至 80%充電,也就是說,18 分鐘的充電時間,就能讓 Ioniq 5 從臺北開到屏東。

而若改以 400V 電壓 DC 充電樁充電,過去其他品牌車款是採用較傳統的電流轉換器(DC/DC Converter)與 Onboard Charger 車載充電器來升壓至 800V;而在 E-GMP 平臺車款,則是車輛會先透過特殊的整合式電動馬達/升壓逆變器(Motor/Inverter)將 400V 升壓為 800V,然後再對高壓電池充電,其強調反而在體積上不用多再多安裝 Onboard Charger 車載充電器,也能進一步降低成本與重量。

以 400V 電壓 DC 充電樁充電,E-GMP 平臺車款會先透過特殊的整合式電動馬達/升壓逆變器(Motor/Inverter),將 400V 升壓為 800V,然後再對高壓電池充電。其強調反而在體積上不用多再多安裝 Onboard Charger 車載充電器,也能進一步降低成本與重量。

在升壓逆變器與後軸電動馬達中的 Power Module 電力模組,Hyundai 集團也替 E-GMP 平臺車款,採用新世代的碳化矽(Silicon Carbide)作為半導體。相較過往業界常見的矽(Si),碳化矽的成本較高,但其更適合用於高壓、高電流、高溫的工作環境,還可進一步將續航里程提升 5%。

因此在 E-GMP 平臺主要的後軸驅動馬達、以及升壓逆變器其中,皆安裝了碳化矽導體電力模組;至於 AWD 四驅車款配置的前軸驅動馬達,則採用集團內部研發的矽(Si)導體電力模組。

升壓逆變器與後軸電動馬達中的 Power Module 電力模組,Hyundai 集團也替 E-GMP 平臺車款,採用新世代的碳化矽(Silicon Carbide)作為半導體,強調可進一步將續航里程提升 5%。至於前軸驅動馬達則採用集團內部研發的矽 (Si)導體電力模組。

E-GMP 平臺創造純電大空間優勢,可依車型、定位彈性設定

就 E-GMP 平臺公布的鋰電池模組布局來看,其實際上可依照車型、產品定位做出不同容量設定,其電池系統主要分為 24 或 30 個大模組,而每個大模組由 6 個小模組組成,小模組結構也增加綁帶來強化強度,電池系統冷卻部分在電芯底部有「Gap Filler 導熱膠」設計,再更下方則採外置的水冷式結構散熱。而其內的電池模組並非 Tesla 車款慣用的 18650 或 2170 圓柱式電池,而是袋式軟包電芯,電池供應商則為韓國的 SK Innovation,車體底板也以鋼板保護整體的電池結構。

E-GMP 平臺可依照車型、產品定位做出不同容量設定,電池系統主要分為 24 或 30 個大模組,而每個大模組由 6 個小模組組成。
E-GMP 平臺電池採袋式軟包電芯、而非 Tesla 慣用的圓柱式電池,電池供應商則包含韓國的 LG Chem 與 SK Innovation,車體底板也以鋼板保護整體的電池結構。

車內空間部分,受惠於將 HAVC 空調系統體積縮小、增加駕駛座空間,再加上鋰電池組帶來的平整底盤, E-GMP 平臺車款少了傳統燃油車的後底板中央隆起。像 Ioniq 5 還以「Living Space」概念為主軸,導入名為「Universal Island」的可移動式中央扶手,其可前後滑移達 14 公分,後排座椅同樣可前後滑移 13.5 公分、或調整椅背傾角,徹底展現 E-GMP 平臺車款在空間靈活性的優勢。

車內空間部分,受惠於將 HAVC 空調系統體積縮小、增加駕駛座空間,再加上鋰電池組帶來的平整底盤, E-GMP 平臺車款少了傳統燃油車的後底板中央隆起。

動力單元方面,E-GMP 平臺打造出整合式的 All-in-One Power Electric System 動力系統,整合電動馬達、逆變器等結構,性能上強調最快可在 3.5 秒內完成靜止加速至時速 100 公里,平臺設計的最高極速則可達 260 公里。而在前後軸皆有安裝馬達的 AWD 四驅車型上,E-GMP 平臺還配有 Front EV Transmission Disconnector、也就是前軸動力切斷機制,當僅有巡航等低度動力需求的路況時,系統會自動切斷前軸馬達的驅動力、並僅以後軸馬達推進行駛,自動在 RWD/AWD 適時切換,以達到最佳的電耗節能表現。

E-GMP 平臺打造出整合式的 All-in-one Power Eletric System 動力系統,整合電動馬達、逆變器等結構。
E-GMP 平臺還配有 Front EV Transmission Disconnector、也就是前軸動力切斷機制,當僅有巡航等低度動力需求的路況時,系統會自動切斷前軸馬達的驅動力。

E-GMP 平臺首發作品,Ioniq 5 原廠提供 4 種動力組合

所以進一步從 E-GMP 平臺的首發作品 Ioniq 5 來看,在動力部分,分別有提供可用電池容量 72.6kWh(總容量 77.4kWh)的 Long Range 長里程版、以及可用電池容量 58kWh(總容量 62kWh)的 Standard Range 標準里程版,兩種版本分別各提供 RWD 單馬達後驅、AWD 雙馬達四驅車型,因此總計有達 4 種動力組合可選。58kWh 電池的 RWD 版具有 168 匹馬力、靜止加速破百 8.5 秒;58kWh 電池 AWD 四驅版具 232 匹最大馬力、零百加速 6.1 秒;72.6kWh 電池 RWD 版具 215 匹馬力、7.4 秒加速破百;72.6kWh 電池 AWD 版則達到最高 306 匹最大馬力、5.2 秒加速破百,全車系最高極速皆為 185 公里。

Ioniq 5 在動力部分,分別有提供可用電池容量 72.6kWh(總容量 77.4kWh)的 Long Range 長里程版、以及可用電池容量 58kWh(總容量 62kWh)的 Standard Range 標準里程版,兩種版本分別各提供 RWD 單馬達後驅、AWD 雙馬達四驅車型。
Hyundai Ioniq 5 動力性能一覽
車型 配置 最大馬力(匹) 最大扭力(公斤米) 靜止加速至
時速 100 公里時間
WLTP 續航里程
58kWh RWD 單馬達後驅 170 35.7 8.5 秒 384 公里
58kWh AWD 雙馬達四驅 235 61.7 6.1 秒 360 公里
72.6kWh RWD 單馬達後驅 218 35.7 7.4 秒 481 公里
72.6kWh AWD 雙馬達四驅 306 61.7 5.2 460 公里

一如前述所提,細部來看,Ioniq 5 在充電部分提供 Ultra-Fast Charging 快充科技,58kWh 電池版本車輛支援最高達 180kW 的 DC 直流電功率、最快可在 5 分鐘內帶來 88 公里的續航里程,72.6kWh 電池版本支援最高達 240kW 功率的 DC 充電、最快 5 分鐘可帶來 111 公里的續航里程,全車系 10%充至 80%最快皆僅需 18 分鐘。

Ioniq 5 在充電部分提供 Ultra-Fast Charging 快充科技,全車系 10%充至 80%最快皆僅需 18 分鐘。

續航表現部分,Ioniq 5 之 58 kWh 電池 RWD 車型公布的 WLTP 續航里程為 384 公里,58 kWh AWD 車型為 360 公里;72.6kWh RWD 車型續航里程最高為 481 公里,72.6kWh AWD 車型則來到 460 公里。電耗表現方面,歐洲公布之電耗表現為 19~16.7kWh/100km,換算後約為每度(kWh)電可行駛約 5.26 至 5.98 公里。

58kWh 電池版本,最快可在 5 分鐘內帶來 88 公里的續航里程;72.6kWh 電池版本,最快 5 分鐘可帶來 111 公里的續航里程。

原廠 18 分鐘快充,實測最大功率 220kW 以上、平均 180kW

雖然 Hyundai 官方並未公布 Ioniq 5 的充電曲線,不過根據 Hyundai 官方公布的影片、並綜合外媒 InsideEV 分析的曲線圖來看,Ioniq 5 72.6kWh 電池版本進行 10%至 80%快充示範時,在充電約 51%時來到約 227kW 的充電峰值功率,並確實可在 18 分 26 秒完成 10%至 80%快充,換算後 4.5 分鐘就能帶來 100 公里的續航。甚至在 20%至 80%的充電時間更僅短短 15 分鐘,20%至 80%的平均充電功率為 180kW、比起 Audi e-tron 平均 149kW 的功率更高,甚至電池充電的 C-Rate 倍率也達到 2.3C。

而且值得一提的是,原廠在 2020 年 4 月 20 日在韓國測試時室外溫度為 19 度、電池溫度為 15 度;若電池在最為理想的 25 度工作溫度下,可望會有更佳的峰值功率、以及更短的充電時間。

  1. Hyundai Ioniq 5 官方 DC 快充測試影片、最高峰值來到 227kW
Ioniq 5 72.6kWh 電池版本進行 10%至 80%快充示範時,在充電約 51%時來到約 227kW 的充電峰值功率。
圖為外媒 InsideEV 根據 Ioniq 5 原廠測試畫面,所整理出之充電曲線圖。(畫面擷取自:https://insideevs.com/news/503522/hyundai-ioniq5-fast-charging-analysis/)
圖為外媒 InsideEV 根據 Ioniq 5 原廠測試畫面,所整理出之充電細節數字。(畫面擷取自:https://insideevs.com/news/503522/hyundai-ioniq5-fast-charging-analysis/)
廣  告

解決傳統電動車「痛點」,劃時代電氣性能絕佳之作

由此可見,不論是從 E-GMP 平臺打從研發之初在 400V/800V 的雙規前瞻架構,甚至是實際在 Ioniq 5 上實現高功率快充的電氣性能表現,都可發現絕對是走在市場的前沿。並且是實際考量過去電動車充電時間較長的「痛點」後,所設計出降低充電等待時間、以及減少里程焦慮的優異作品,絕對是市售電動車指標性的劃時代車款。