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800V高电压充电平台的春天到了?| 技师长

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800V高电压充电平台的春天到了?| 技师长

将高电压平台整车与超充桩进行有机结合,是目前电动汽车行业通往大功率快充的主流方案。

图片来源:视觉中国

记者 | 李文博

当长途驾驶与长假产生交集时,电动汽车广告中高频出现的“一杯咖啡,满电出发”场景似乎很难平移至日常生活。

“经过四个省,充了6次电,多花8.5小时。”家在湖南长沙的邵雷提及驾驶纯电动汽车前往海南过春节路途中给车辆充电这事一脸的“生无可恋”。

在去年国庆节有过长途驾驶新能源汽车返乡经历的刘佳更是直接哭诉称:“买的不是车,是祖宗。”

续航里程短、充电速度慢、补能不方便,这是电动汽车自诞生之日起就亟待攻克的课题。即便有个别汽车公司宣称自家新车的续航里程超过1000公里,但补能端配套技术的缺位,让升至四位数的续航里程依然充满空中楼阁的味道。

针对电动汽车补能存在的系列问题,业界并非没有解决方案,其中“超级快充”就是当前被车企普遍认同的最佳选择。将具备高电压平台的整车与超充桩进行有机结合,也是目前业界的主流方案。

从2021年开始,多家车企与科技公司发布了基于800V高电压平台打造的量产车型和超级快充解决方案。

接下来,我们将沿着汽车电压平台从6V到800V的演进路线,解答高电压平台的两大问题:“为什么是800V”和“800V还有哪些收益”。

车载电压演变简史

1912年,世界上第一台加装蓄电池的汽车出现在了公共道路上,此刻距离卡尔·本茨制造世界上第一台汽车已过去26年。尽管这块蓄电池的电压只有6V,但它却是汽车进入“电气化”时代的路标。

随着工程师在车上增加各式用电器件,如车灯、照明和ISG,车载用电功率需求飞速增加。1950年,6V升级为12V并延续至今。2010年,信息娱乐和混合动力系统出现,德国五大汽车品牌奥迪、宝马、奔驰、保时捷和大众联合发布48V系统,成为主流。

48V是燃油车时代的车载电压天花板,但对没有发动机和变速箱的电动汽车来说,48V完全不够用。

电动汽车上的动力电池包电压超百伏。加上配电盒、OBC、DCDC、电驱、PTC、空调和充电口等用电大户,250V至450V的高电压平台才“勉强”满足现有电动汽车的“胃口”。

提升电压可有效拉高充电倍率,这是超级快充的第一步。过去两年中国市场的主流热销电动汽车的直流快充理论平均充电倍率是1C,即充满电耗时1小时(80%-90%电量开始涓流,所以完全充满的时间超过1小时)。特斯拉在其自建超充桩的配合下,可将理论充电倍率做到1.85C。

充电功率等于电压与电流的乘积,超级快充由此衍生两种技术方向:提升输入电压,典型代表是800V方案,实现300kW充电功率;提升输入电流,典型代表是特斯拉超级快充,600A电流,实现250kW充电功率。

为什么是800V?

解答这个问题,我们要先回到2019年。

这一年,德国高档汽车公司保时捷发布了首款搭载800V电压平台的纯电动量产车——Taycan。一台售价近百万元,续航超过400公里的电动跑车。

在270千瓦充电功率的加持下,Taycan可在23分钟内将电量从0充至80%。在350千瓦充电功率下,Taycan可在22分钟内将电量从6%补充至82%。

800V高压架构为电动汽车带来的极速,不仅体现在充电上,还体现在性能上:Taycan Turbo S的零百加速只需2.8秒,超级增压后的最大功率为560kW,跑完纽伯格林赛道用时7分42秒,是市场上最快的四门电动汽车。

在保时捷的带领下,超级快充的时代拉开序幕。汽车公司纷纷下场800V平台。

2021年,比亚迪在e平台3.0上导入800V高压技术,充电5分钟续航150公里;广汽集团发布的3C快充系统,从0-80%只需16分钟。6C超级快充系统,0%-80%只需8分钟;长城汽车旗下蜂巢能源推出4C快充电池,20%-80%只需10分钟。此外,极氪001也宣称支持800V快充。

由此不难看出,电压架构选择800V的原因就是充电更快、性能更好。此外,还能为后续电池容量更大的新车和更大功率的公共充电设施做好技术预埋。

800V还有哪些收益

汽车公司耗费巨资完成800V电压架构的研发、测试与量产,除了解决充电时效问题之外,还有着更多考量。

例如,可以大幅减少车内线束使用量,节约安装空间,降低线束成本以及减轻整备质量,优化续航里程。

此外,也可以使电机体积进一步缩小。相比Si基功率器件,适配高电压的SiC功率器件的热导率和功率密度更高同时,实现整体部件的小型化和轻量化。

据罗姆半导体集团公布的测算结果,SiC功率器件的体积可减小至现有整机的1/3至1/5,重量可减小40至60%。同时,可降低近 50%的能量损耗,降低系统体积及组件成本。

《“十四五”节能减排综合工作方案》 提出,2025年中国新能源汽车新车销量占总销量的20%左右(预计销量为500万辆)。据此,安信证券预测,其中的300万辆将搭载800V以上高电压平台。从2022至2025年,高电压平台车型将进入超高速发展阶段,逐年同比增速约为335.4%、137.7%、101.8%、102.3%。

按照这一预期,意味着800V高电压充电平台将迎来发展黄金期。

 

注:应采访对象要求,文中邵雷、刘佳为化名。

未经正式授权严禁转载本文,侵权必究。

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800V高电压充电平台的春天到了?| 技师长

将高电压平台整车与超充桩进行有机结合,是目前电动汽车行业通往大功率快充的主流方案。

图片来源:视觉中国

记者 | 李文博

当长途驾驶与长假产生交集时,电动汽车广告中高频出现的“一杯咖啡,满电出发”场景似乎很难平移至日常生活。

“经过四个省,充了6次电,多花8.5小时。”家在湖南长沙的邵雷提及驾驶纯电动汽车前往海南过春节路途中给车辆充电这事一脸的“生无可恋”。

在去年国庆节有过长途驾驶新能源汽车返乡经历的刘佳更是直接哭诉称:“买的不是车,是祖宗。”

续航里程短、充电速度慢、补能不方便,这是电动汽车自诞生之日起就亟待攻克的课题。即便有个别汽车公司宣称自家新车的续航里程超过1000公里,但补能端配套技术的缺位,让升至四位数的续航里程依然充满空中楼阁的味道。

针对电动汽车补能存在的系列问题,业界并非没有解决方案,其中“超级快充”就是当前被车企普遍认同的最佳选择。将具备高电压平台的整车与超充桩进行有机结合,也是目前业界的主流方案。

从2021年开始,多家车企与科技公司发布了基于800V高电压平台打造的量产车型和超级快充解决方案。

接下来,我们将沿着汽车电压平台从6V到800V的演进路线,解答高电压平台的两大问题:“为什么是800V”和“800V还有哪些收益”。

车载电压演变简史

1912年,世界上第一台加装蓄电池的汽车出现在了公共道路上,此刻距离卡尔·本茨制造世界上第一台汽车已过去26年。尽管这块蓄电池的电压只有6V,但它却是汽车进入“电气化”时代的路标。

随着工程师在车上增加各式用电器件,如车灯、照明和ISG,车载用电功率需求飞速增加。1950年,6V升级为12V并延续至今。2010年,信息娱乐和混合动力系统出现,德国五大汽车品牌奥迪、宝马、奔驰、保时捷和大众联合发布48V系统,成为主流。

48V是燃油车时代的车载电压天花板,但对没有发动机和变速箱的电动汽车来说,48V完全不够用。

电动汽车上的动力电池包电压超百伏。加上配电盒、OBC、DCDC、电驱、PTC、空调和充电口等用电大户,250V至450V的高电压平台才“勉强”满足现有电动汽车的“胃口”。

提升电压可有效拉高充电倍率,这是超级快充的第一步。过去两年中国市场的主流热销电动汽车的直流快充理论平均充电倍率是1C,即充满电耗时1小时(80%-90%电量开始涓流,所以完全充满的时间超过1小时)。特斯拉在其自建超充桩的配合下,可将理论充电倍率做到1.85C。

充电功率等于电压与电流的乘积,超级快充由此衍生两种技术方向:提升输入电压,典型代表是800V方案,实现300kW充电功率;提升输入电流,典型代表是特斯拉超级快充,600A电流,实现250kW充电功率。

为什么是800V?

解答这个问题,我们要先回到2019年。

这一年,德国高档汽车公司保时捷发布了首款搭载800V电压平台的纯电动量产车——Taycan。一台售价近百万元,续航超过400公里的电动跑车。

在270千瓦充电功率的加持下,Taycan可在23分钟内将电量从0充至80%。在350千瓦充电功率下,Taycan可在22分钟内将电量从6%补充至82%。

800V高压架构为电动汽车带来的极速,不仅体现在充电上,还体现在性能上:Taycan Turbo S的零百加速只需2.8秒,超级增压后的最大功率为560kW,跑完纽伯格林赛道用时7分42秒,是市场上最快的四门电动汽车。

在保时捷的带领下,超级快充的时代拉开序幕。汽车公司纷纷下场800V平台。

2021年,比亚迪在e平台3.0上导入800V高压技术,充电5分钟续航150公里;广汽集团发布的3C快充系统,从0-80%只需16分钟。6C超级快充系统,0%-80%只需8分钟;长城汽车旗下蜂巢能源推出4C快充电池,20%-80%只需10分钟。此外,极氪001也宣称支持800V快充。

由此不难看出,电压架构选择800V的原因就是充电更快、性能更好。此外,还能为后续电池容量更大的新车和更大功率的公共充电设施做好技术预埋。

800V还有哪些收益

汽车公司耗费巨资完成800V电压架构的研发、测试与量产,除了解决充电时效问题之外,还有着更多考量。

例如,可以大幅减少车内线束使用量,节约安装空间,降低线束成本以及减轻整备质量,优化续航里程。

此外,也可以使电机体积进一步缩小。相比Si基功率器件,适配高电压的SiC功率器件的热导率和功率密度更高同时,实现整体部件的小型化和轻量化。

据罗姆半导体集团公布的测算结果,SiC功率器件的体积可减小至现有整机的1/3至1/5,重量可减小40至60%。同时,可降低近 50%的能量损耗,降低系统体积及组件成本。

《“十四五”节能减排综合工作方案》 提出,2025年中国新能源汽车新车销量占总销量的20%左右(预计销量为500万辆)。据此,安信证券预测,其中的300万辆将搭载800V以上高电压平台。从2022至2025年,高电压平台车型将进入超高速发展阶段,逐年同比增速约为335.4%、137.7%、101.8%、102.3%。

按照这一预期,意味着800V高电压充电平台将迎来发展黄金期。

 

注:应采访对象要求,文中邵雷、刘佳为化名。

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