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深评:800V高压平台能根治补能焦虑吗?

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时间:1900/1/1 0:00:00

节假日一起出行,排队充电的糟糕体验总会引来电动车用户的反复投诉。即使电动车能跑500-600km,对充电能量的焦虑仍然是电动车的头号问题。

归根结底,增加续航里程只是降低了用户对补充能量焦虑的频率,从过去200-300km一次降低到500-600km一次。如果想彻底解决场景痛点,尤其是长途出行,提高充电效率,缩短单次充电时间,可能是比较激进的药方。

风起于清平之末,当业界在寻找更快捷的充电路径时,800V高压平台技术逐渐兴起。今年已有近十家公司公布了相关布局。电压平台上升如何实现像加油一样方便的质变?离800V技术的广泛应用还有多远?

800V电压平台是必经之路。

目前车企普遍采用400V高压平台。250A电流可达100kW充电功率,30分钟左右电池SOC 30%-80%。

特斯拉,自带250kW充电桩,峰值工作电流600A,车载电压平台仍在400V左右,走的是低压大电流路线。还有氪001,在400V电压架构下最大充电电流600A,峰值充电功率223kW,也达到了比较快的充电效率。

为了与传统汽车的加油时间保持同步,业界希望将电压平台提升到800V甚至更高,达到300-500kW的充电功率,只需几分钟即可快速充电。

“不同电压平台的充电功率”

保时捷Taycan是首款量产的800V电动车,同在超快充阵营(Ionity)的欧美车企也有相应的800V产品计划。中国的花更多,比亚迪、广汽爱安、华为、氪星、北极星、小鹏、蓝兔、理想都在建高压平台。

400V分支下,大部分标杆公司已经开始从150kW到200kW努力,800V快充的设计也开始从350A的分水岭设计到500-600A的更大电流。

400 V快充的进化之路。

800 V快充的演进路径

华为的一项研究表明,800V高压模式快充支持30%-80%SOC最大功率充电,低压大电流模式只能在10%-20%SOC最大功率充电,其他区间充电功率下降非常迅速。可见800V高压模式可以支持更长时间的快充。

目前车企主要从大电流和高电压两种方式选择,最终会走向800V高压充电的技术路线。

供应链初步成熟,爆发尚需时日。

为了实现更高的充电功率,车企需要调整高压元件的绝缘和耐压等级,铜排的载流和耐高温设计。

不用说,R&D已经积累了大量投资来支持快充。此外,电池系统的电气设计和热管理也需要升级——在大功率、快充的情况下,给冷却系统带来了很大的挑战,包括充电接口和充电线,甚至电池系统中电气连接的散热都需要进一步考虑,电池系统的低温发热也提出了新的要求。

在电动化推广过程中,IGBT模块是决定整车能效的关键。用于新能源汽车电控系统、车载空调系统、充电桩逆变器三个子系统,约占整车成本的7%-10%,是除电池外第二贵的部件。

车企打造800V高压平台的出路就是在IGBT上做文章,用碳化硅(SiC)器件取代目前的硅基IGBT。

SiC在耐高压、耐高温、高频方面的优势,简直就是为800V平台量身定做的。特斯拉作为第一个吃螃蟹的人,2018年在Model 3的电机控制器上使用了SiC模块,大大抢占了400V电池系统的技术和市场红利,还有al……一举唤醒了电动车行业,促使汽车半导体材料从硅向SiC转变。

目前800V左右的SiC供应处于初步成熟阶段,主要供应商有意法半导体(ST)、科锐、罗马、英飞凌、安森美等。SiC晶片全球年产能约为40-60万片,国内SiC产品80%左右依赖进口。由于需求激增,复杂的生产工艺和成品率问题,SiC将面临巨大的产能缺口。

预计今年有100万辆纯电动汽车采用了SiC逆变器,其中特斯拉占比最大。

类似于现在的“芯片荒”情况,只有实现稳定的SiC供应,才能保证未来800V型号的规模和数量。

科锐计划在2019-2024年投资7.2亿美元,将SiC材料和晶圆产能扩大30倍;罗马计划在2024财年(截至2025年3月31日)将SiC产能提高5倍以上。从行业龙头的动作来看,估计2024年左右SiC的产能会全面拉起。

车企正在加速研发大功率快充。在逆变器中使用碳化硅功率模块仅仅是车用碳化硅器件的开始。随着碳化硅在汽车充电器、DC/DC转换器和充电桩中的渗透率增加,碳化硅的供应将成为强劲的需求。2022年,上述总量并不多,但到了2023年,基本会是一个爆发状态。

这也接近华为的预测:在国内市场,高压平台机型将在2021年逐步上市,2023年将密集增加。到2025年,高电压车型的市场预计将增加到393万+。

跳出“彩蛋之争”,快充套餐怎么解决?

在充电桩的末端,技术上是最容易达到高压的,比电池和汽车零部件更成熟。充电服务商,如TELD、星星充电、普天新能源,都有400kW以上的充电桩技术储备。难点在于资源的动员,给电源建设、配电网、电网运行控制带来新的挑战。

国内市场现有的DC快充设施,大部分功率在60千瓦到150千瓦之间。其实建桩需要适度超前,欧美车企的做法给了一个参考。早在2017年,几大巨头就开始联合建设高性能充电网络,直奔350kW,为后续推出高压平台电动车奠定了基础。

对于国内充电桩运营商来说,大功率快充也有助于提高盈利能力:在一些高频快充服务站点,60kW充电桩的服务能力是有限的,可以转化为有效周转次数——目前的极限服务能力是一天10辆;而大功率150kW DC大功率快速充电桩可以增加3倍的周转次数,消费者更倾向于选择高充电功率段,以节省时间,进一步提高周转速度。

由此可见,在车企争相布局800V技术架构的时候,高压大功率充电桩的数量也会一前一后的增加。2021年,行业预计铺设超快充电桩3000+个,到2023年这一数字将扩大到10000+。再加上存量桩的升级,未来路边会出现更强大的充电桩。

实际情况是,在公桩全面适配之前,少数车企已经先行一步。先行者特斯拉从2012年开始在全球建设过充桩网络,效果可见一斑。李创始人李想曾评价,特斯拉“销量碾压”的核心原因在于充电系统的驱动。

Xpeng Motors提出了自建480kW高压过充桩的方案,考虑800V快充与储能系统的结合是一件非常有价值的事情。自营多收从用户体验、消费者信心到品牌价值都是很大的加分项,但并不难。由于用电规模、场地数量,甚至每个商圈、交通枢纽的专属建设的限制,这种模式留下的机会越来越小,很难想象每个品牌会去建设自己专属的、独享的快充网络。未来很有可能会开通自营充电桩。特斯拉已经做到了,最近宣布在全球开放3万个超级充电桩,推动电动汽车行业的共同发展。

任何革命性技术的落地都需要环境的配合。

没有高压架构型号的引入和数量,大功率充电桩就失去了推广的动力。另一方面,如果高压车不能给用户带来更好的快充体验,缺乏高于普通电动车的差异化属性,就很难走进私人消费者的心里。车企、桩企、供应商企业应该携手共建车下高压生态,从而加快电动汽车进入大功率快充时代的步伐。(文/汽车之家行业评论员朱玉龙;编辑杜俊毅)节假日一起出行,排队充电的糟糕体验总会引来电动车用户的反复投诉。即使电动车能跑500-600km,对充电能量的焦虑仍然是电动车的头号问题。

归根结底,增加续航里程只是降低了用户对补充能量焦虑的频率,从过去200-300km一次降低到500-600km一次。如果想彻底解决场景痛点,尤其是长途出行,提高充电效率,缩短单次充电时间,可能是比较激进的药方。

风起于清平之末,当业界在寻找更快捷的充电路径时,800V高压平台技术逐渐兴起。今年已有近十家公司公布了相关布局。电压平台上升如何实现像加油一样方便的质变?离800V技术的广泛应用还有多远?

800V电压平台是必经之路。

目前车企普遍采用400V高压平台。250A电流可达100kW充电功率,30分钟左右电池SOC 30%-80%。

特斯拉,自带250kW充电桩,峰值工作电流600A,车载电压平台仍在400V左右,走的是低压大电流路线。还有氪001,在400V电压架构下最大充电电流600A,峰值充电功率223kW,也达到了比较快的充电效率。

为了与传统汽车的加油时间保持同步,业界希望将电压平台提升到800V甚至更高,达到300-500kW的充电功率,只需几分钟即可快速充电。

“不同电压平台的充电功率”

保时捷Taycan是首款量产的800V电动车,同在超快充阵营(Ionity)的欧美车企也有相应的800V产品计划。中国的花更多,比亚迪、广汽爱安、华为、氪星、北极星、小鹏、蓝兔、理想都在建高压平台。

400V分支下,大部分标杆公司已经开始从150kW到200kW努力,800V快充的设计也开始从350A的分水岭设计到500-600A的更大电流。

400 V快充的进化之路。

800 V快充的演进路径

华为的一项研究表明,800V高压模式快充支持30%-80%SOC最大功率充电,低压大电流模式只能在10%-20%SOC最大功率充电,其他区间充电功率下降非常迅速。可见800V高压模式可以支持更长时间的快充。

目前车企主要从大电流和高电压两种方式选择,最终会走向800V高压充电的技术路线。

供应链初步成熟,爆发尚需时日。

为了实现更高的充电功率,车企需要调整高压元件的绝缘和耐压等级,铜排的载流和耐高温设计。

不用说,R&D已经积累了大量投资来支持快充。此外,电池系统的电气设计和热管理也需要升级——在大功率、快充的情况下,给冷却系统带来了很大的挑战,包括充电接口和充电线,甚至电池系统中电气连接的散热都需要进一步考虑,电池系统的低温发热也提出了新的要求。

在电动化推广过程中,IGBT模块是决定整车能效的关键。用于新能源汽车电控系统、车载空调系统、充电桩逆变器三个子系统,约占整车成本的7%-10%,是除电池外第二贵的部件。

车企打造800V高压平台的出路就是在IGBT上做文章,用碳化硅(SiC)器件取代目前的硅基IGBT。

SiC在耐高压、耐高温、高频方面的优势,简直就是为800V平台量身定做的。作为第一个吃螃蟹的人,特斯拉在2018年将SiC模块用在了Model 3的电机控制器上,大大抢占了400V batt的技术和市场红利……y系统,并且还一举唤醒了电动车行业,促使汽车半导体材料从硅向SiC转变。

目前800V左右的SiC供应处于初步成熟阶段,主要供应商有意法半导体(ST)、科锐、罗马、英飞凌、安森美等。SiC晶片全球年产能约为40-60万片,国内SiC产品80%左右依赖进口。由于需求激增,复杂的生产工艺和成品率问题,SiC将面临巨大的产能缺口。

预计今年有100万辆纯电动汽车采用了SiC逆变器,其中特斯拉占比最大。

类似于现在的“芯片荒”情况,只有实现稳定的SiC供应,才能保证未来800V型号的规模和数量。

科锐计划在2019-2024年投资7.2亿美元,将SiC材料和晶圆产能扩大30倍;罗马计划在2024财年(截至2025年3月31日)将SiC产能提高5倍以上。从行业龙头的动作来看,估计2024年左右SiC的产能会全面拉起。

车企正在加速研发大功率快充。在逆变器中使用碳化硅功率模块仅仅是车用碳化硅器件的开始。随着碳化硅在汽车充电器、DC/DC转换器和充电桩中的渗透率增加,碳化硅的供应将成为强劲的需求。2022年,上述总量并不多,但到了2023年,基本会是一个爆发状态。

这也接近华为的预测:在国内市场,高压平台机型将在2021年逐步上市,2023年将密集增加。到2025年,高电压车型的市场预计将增加到393万+。

跳出“彩蛋之争”,快充套餐怎么解决?

在充电桩的末端,技术上是最容易达到高压的,比电池和汽车零部件更成熟。充电服务商,如TELD、星星充电、普天新能源,都有400kW以上的充电桩技术储备。难点在于资源的动员,给电源建设、配电网、电网运行控制带来新的挑战。

国内市场现有的DC快充设施,大部分功率在60千瓦到150千瓦之间。其实建桩需要适度超前,欧美车企的做法给了一个参考。早在2017年,几大巨头就开始联合建设高性能充电网络,直奔350kW,为后续推出高压平台电动车奠定了基础。

对于国内充电桩运营商来说,大功率快充也有助于提高盈利能力:在一些高频快充服务站点,60kW充电桩的服务能力是有限的,可以转化为有效周转次数——目前的极限服务能力是一天10辆;而大功率150kW DC大功率快速充电桩可以增加3倍的周转次数,消费者更倾向于选择高充电功率段,以节省时间,进一步提高周转速度。

由此可见,在车企争相布局800V技术架构的时候,高压大功率充电桩的数量也会一前一后的增加。2021年,行业预计铺设超快充电桩3000+个,到2023年这一数字将扩大到10000+。再加上存量桩的升级,未来路边会出现更强大的充电桩。

实际情况是,在公桩全面适配之前,少数车企已经先行一步。先行者特斯拉从2012年开始在全球建设过充桩网络,效果可见一斑。李创始人李想曾评价,特斯拉“销量碾压”的核心原因在于充电系统的驱动。

Xpeng Motors提出了自建480kW高压过充桩的方案,考虑800V快充与储能系统的结合是一件非常有价值的事情。自营多收从用户体验、消费者信心到品牌价值都是很大的加分项,但并不难。由于用电规模、场地数量,甚至每个商圈、交通枢纽的专属建设的限制,这种模式留下的机会越来越小,很难想象每个品牌会去建设自己专属的、独享的快充网络。未来很有可能会开通自营充电桩。特斯拉已经做到了,最近宣布在全球开放3万个超级充电桩,推动电动汽车行业的共同发展。

任何革命性技术的落地都需要环境的配合。

没有高压架构型号的引入和数量,大功率充电桩就失去了推广的动力。另一方面,如果高压车不能给用户带来更好的快充体验,缺乏高于普通电动车的差异化属性,就很难走进私人消费者的心里。车企、桩企、供应商企业应该携手共建车下高压生态,从而加快电动汽车进入大功率快充时代的步伐。(文/汽车之家行业评论员朱玉龙;编辑杜俊毅)

标签:特斯拉极氪小鹏埃安保时捷

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