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这项技术发展好了,再买电车也不迟?

2022-04-20 · 浏览 54516

在国内新能源车销售市占率即将达到20%之际,新一轮的军备竞赛也悄然拉开了帷幕。

上几期内容,我们探讨了智能驾驶在国内的发展现状,基于激光雷达的L3、L4级别智能驾驶辅助,即将大面积量产(传送门)。而本期内容,我们将把视野移至电动车军备竞赛的另一条赛道——800V平台。

什么是800V平台?

2021年国庆期间,一则“高速服务区排队4小时充电1小时”的新闻引发热议。其中包含了至少两点信息:一,充电桩供不应求;二,补能速度过慢。

显然,前者属于基础设施需要时间逐步完善,后者则能通过技术升级,大幅缩短补能时间,而它就是本期的主角——800V平台。

当前,市面上绝大部分新能源车乘用车根据带电量不同,电压等级在250-450V范畴,尚且统称为400V平台。

根据初中物理学来的公式:P=UI (功率=电压X电流),如果想要进一步提高充电功率、缩短充电时间有2种方案:

提升U,代表是保时捷的800V方案,350A电流,实现300kW充电功率

提升I,特斯拉超级快充方案,对热管理有巨大挑战,电流高达600A,实现250kW充电功率

显然,提升电压的方案更效率也更容易普及,它可以在相对低的电流下提供较大的功率,使单位时间内充电时间缩减50%。

早在2019年,保时捷Taycan就率先量产800V电压平台,将最大充电功率提升到了350kW,可以在23分钟内把容量为93.4kWh的动力电池从5%充至80%,并提供300公里的续航能力,而400V充电桩通常仅提供50kW,充电时间将需要90分钟。

有外国业内人士指出“通过加倍的电压和相同的电流,汽车在单位时间内可以得到两倍的能量。如果充电时间足够快,电动汽车也许就没有必要耗费时间追求1000公里的续航能力了。”

说得更直白一点就是,如果补能足够高效,就没必要追求大电池,这样购车成本还能降低不少。

800V平台还有什么优势?

在用电功率相同的前提下,电压等级的提高还将减小高压线束上传输的电流,这将缩减高压线束的截面积,减少昂贵且沉重的铜的消耗,以达到降低线束重量、节省安装空间和降低成本的效果。

又以保时捷Taycan为例,当电压从400V提升到800V后,电流相应降低了一半,所需高压线束的截面积也仅为400V架构的二分之一,仅在线束上就实现了减重4Kg。

另外,800V平台在功率不变前提下,工作电流更小,从而减少热量的产生。因此不再需要复杂的热管理系统就能确保电池在最佳温度下工作,以此带来更好的续航能力和电机性能。

从性能的角度来看,从400V平台升级到800V平台,可以说是百利而无一害,但从技术、成本角度来看,要解决的问题仍然不少。

SiC发挥关键作用

高电压平台技术看起来并不复杂,只是升高了整车的电压。但对于技术的开发和应用,却是“牵一发而动全身”的系统工程。

电压平台的升高,意味着核心三电系统以及空调压缩机、DCDC(直流变压器)、OBC(车载充电机)等部件都要能在800V甚至1000V的电压下正常工作,大部分的部件都要重新选型、匹配。短期来看整车成本会略微提升。(相当于发动机刷了程序后,周边的散热、避震、刹车也要一同升级)

尤其在800V高电压下,原来的Si-IGBT的开关/导通损耗急剧升高,效率急剧下降,不再适用于800V平台,于是SiC(碳化硅功率半导体)走上了历史舞台。

SiC可以看作是IGBT的升级版,其耐压高达1200V以上,是传统IGBT的两倍。数据显示,基于800V平台,SiC芯片开关时损失的能量更少,尤其对于动能回收特别有效,可以将动力总成效率再提高约5%。

经上汽大众实测,搭载臻驱科技提供的碳化硅SiC电控“三合一”电驱动系统后,ID 4X的续航里程至少提升4.5%。

特斯拉Model 3是全球首款使用SiC MOSFET的量产车,反而保时捷Taycan并未使用全套SiC,其逆变器采用日立改良后的Si-IGBT,或许这也揭示了Taycan续航并没有太出色的原因。

这也从侧面印证了丰田的话,丰田认为,影响混合动力车效率的各因素中,大约20%的电力损耗是功率半导体造成的。

因此别看这玩意毫不起眼,其实作用相当之大,甚至可以说是800V平台里最灵魂的部件之一。而且由于SiC需要纯硅的量更少,当技术成熟后,成本将低于当前使用Si-IGBT的水平,有利于车企推广普及。

技术尚有差距

那么如此关键的部件,现在处于什么发展水平、阶段呢?

纵观市场,当前SiC上车的产业速度较为缓慢,可以归咎于三点:一是成本高昂;二是产能不足,目前全球能规模量产SiC芯片的厂商屈指可数,主要是意法半导体、博世、罗姆、安森美、科锐、英飞凌等国际厂商。

不过相较于IGBT时代基本被国外垄断的局面,在SiC时代我们的希望倒是挺大的。据了解,比亚迪、华为、欣锐、英博尔、芯聚等国内厂商已经完成布局,国内厂商有可能弯道超车实现国产化替代,若国产化后成本还会进一步下降。

但据业内人士指出,到现在为止,已经上车的或者至少在2022年将要上车用于主驱逆变器的SiC芯片,还没有任何一款产品用国内供应商自己做的芯片,其在可靠性、良率、价格等方面距离国际大厂尚有不少差距。

近日,中车时代半导体公司计划将现有平面栅SiC MOSFET芯片技术提升到满足沟槽栅SiC MOSFET芯片研发能力,将现有4英寸SiC芯片线提升到6英寸,这意味着我们的国产SiC芯片再进一步,值得期待。

何时能开上800V平台新车?

除了高高在上的保时捷Taycan以外,我们还能买到哪些使用800V平台的新车?

目前大部分主机厂已进行了相关布局。2021年比亚迪、吉利、长城、小鹏、广汽埃安、零跑、现代等相继发布了800V高压技术的布局规划。从量产时间看,各大车企基于800V高压技术方案的新车将在2022年之后陆续上市。

值得注意的是,这些国产新车使用的800V平台出现了不少国内供应商的身影。

例如,小鹏首款800V高压平台量产车G9,采用的是汇川提供的800V高压产品。汇川表示,第四代动力总成的核心部件将会采用SiC材料,通过模块化、轻量化的设计,可让G9实现超充5分钟,补能超过200km。此外,小鹏G9的最大充电电流超过600A,电驱效率高达95%以上,系统综合效率将近90%,是真正意义上的高压平台产物。

其次,华为的AI闪充高压动力域解决方案,包含了电驱动系统、车载充电机、热管理系统、BMS、充电模块。当前AI闪充第一个版本达到15分钟充电30%—80%。四驱高压电驱动系统可实现3.5s级百公里加速,NEDC效率可达86.6%,提升续航里程5%左右。阿尔法S全新HI量产版、阿维塔11将采用华为的高压产品。

即将进入国内市场,并已经在海外拿奖拿到手软的现代IONIQ5同样采用了800V系统,这是我个人今年最期待的产品,没有之一。

大众集团正计划在其800V的PPE平台上推出一系列汽车,包括新Macan和基于新A6 Avant E-tron的旅行车。沃尔沃、Stellantis和通用汽车已经表态,未来的车型将使用800V平台技术。

更快的充电效率、更长的续航、更低的成本。可以预见的是,随着800V平台的普及,纯电动车和燃油车之间的体验落差将进一步缩小,燃油车存在的意义也将越来越......

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精选评论(11)

Taskquo Dra繁星创意陆生~
04-20

能抗住的电池,成本又上去了,绝对便宜不了

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∵天∴
04-20

最后一句扎心了[捂脸]等等党又可以继续坚定地等下去了~不知这800V平台几时能下放到10万级别车型~

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LIU
04-20

800V平台的普及,意味着现在的充电站又要重新建设一遍供电系统

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刘六六
04-20

这种东西,我估计也就账面漂亮,实际使用的时候,不可能全程那么高的功率的。

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刚好遇见你
04-20

越来越有意义,没有排气管的轰鸣声,很难和车行成交流,纯机器。[偷笑]

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咖友2634781
04-20

这是要坐变压器上开车了。

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G.E.M.伊
04-20

好文章,学习了,原来高压平台的意义这么大!手握330GT的车主准备继续等下去。问一下oceanX是海豹吗

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咖友2629747
04-20

800伏,现有电车电池扛得住吗?要不要换车换电池?现有充电桩供电线路扛得住吗?要不要重新再建一遍?

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巫师
04-20

还可以继续买个新油车开六年以上

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3u_ogq
04-20

制约800V充电并不是车,是配套变压设施和电缆铺设建设等基建速度。等这些弄好也是猴年马月了

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