[汽車之家 行業(yè)] 長期以來,里程焦慮問題被認為是阻礙電動汽車產(chǎn)業(yè)化的痛點問題。特斯拉最早通過增加電池容量來降低里程焦慮,如今車企推出的新車電池容量可做到100kWh,續(xù)航多在500km上下,甚至高達700km,續(xù)航不再是最大負累,但找充電樁難,充電慢,仍然會勸退一大部分消費者。
補能時間長是必須要解決的問題。近幾年,高壓快充路線受到越來越多主機廠的青睞。先是保時捷、現(xiàn)代、起亞等海外車企發(fā)布800V平臺,之后比亞迪、長城、廣汽、小鵬、蔚來和理想等中國車企也相繼推出或計劃推出800V平臺。所帶來的好處是,800V高壓車型可輕松實現(xiàn)5-10分鐘充電30%-80%,無限接近像加油一樣的充電體驗。
理想很豐滿,但市場是否準備好迎接800V快充呢?目前還存在哪些技術短板?大規(guī)模普及離我們還有多遠?2月6日,均勝電子攜同濟大學專家在一場座談上對以上問題進行了解答。
■為何800V快充突然火了?
10年前,中國發(fā)展充電基礎設施是以慢充為主,快充為輔,但中國高密度城市的居民很多都沒有固定車位,這個現(xiàn)狀也進一步加深車主的‘充電焦慮’。隨著電動汽車保有量的增加,這個策略遭到了很大的挑戰(zhàn)!蓖瑵髮W汽車學院教授魏學哲指出,“車企的補能網(wǎng)絡建設自然有其必要性,但補能作為基礎設施建設,需要統(tǒng)一標準,提前布局,從而導致業(yè)界反思。而‘快充與慢充均衡發(fā)展’逐漸成為業(yè)界共識!
快充就需要縮短充電時間,這至少需要4C的大倍率充電。而電池容量又不斷增大,要縮減充電時間,只能提高充電功率。特斯拉是首個意識到快充重要性并付諸行動的廠商,以480V直流快充為依托,特斯拉的V3超快充可以實現(xiàn)“充電15分鐘,補充250km”。
當前,主流電動車采用400V系統(tǒng),在電流限制下充電功率的設計極限難以突破200kW,若充電功率以350-400kW為目標,800V的充電電壓就可以滿足需求。
首次提出800V快充概念的是保時捷。2019年,保時捷率先垂范推出搭載800V高壓平臺純電車型,保時捷Taycan(參數(shù)|詢價)成了第一款采用800V平臺的量產(chǎn)電動車。值得一提的是,國內(nèi)零部件供應商均勝電子為保時捷相關車型提供了800V高壓平臺技術,涵蓋高壓充電升壓器、三合一集成式電壓轉換器等。
為何保時捷比特斯拉先提出來?“顯然不是保時捷更聰明一點。”魏學哲解釋,近幾年有個關鍵技術變化——新一代的半導體技術正快速成熟。原本的硅基IGBT芯片達到了材料極限,碳化硅則具備耐高壓、耐高溫、高頻等優(yōu)勢,是實現(xiàn)800V快充的一個神助攻。
自這套方案成功落地后,不少車企也紛紛轉入800V高壓平臺的研究中。
2021年11月,小鵬發(fā)布了基于800V高壓SiC平臺的量產(chǎn)車小鵬G9,新車超級充電5分鐘可行駛200多公里。小鵬G9的所有元器件都是800V的,支持800V的高壓。
同月,長城SL發(fā)布機甲龍,其采用800V充電技術,充電10分鐘可續(xù)航401公里,充電15分鐘可續(xù)航545公里,峰值電流可達600A。
理想汽車曾在理想L8發(fā)布會上表示:“在過去幾年,我們在積極地布局純電平臺,理想汽車的純電動車型將全部采用800V高壓平臺!
此外,比亞迪、華為、極氪、嵐圖、蔚來等也相繼推出了800V的落地規(guī)劃。
2022年,均勝電子累計新獲800V高壓平臺相關訂單金額約90億元,除保時捷外,均勝電子還為大眾、沃爾沃、戴姆勒等車企提供800V相關產(chǎn)品。公開資料顯示,目前全球已推出或確定推出800V系統(tǒng)的汽車品牌多達20多家。
根據(jù)民生證券測算,2025年國內(nèi)搭載800V高壓架構的新能源汽車預計為99.9萬輛,3年復合年均增長率達270.9%;全球搭載800V高壓架構的新能源汽車預計達215.3萬輛,3年復合年均增長率達189.2%。
■800V快充是一個系統(tǒng)級問題
既然那么多車企開始布局800V快充,是否意味著該技術能夠得到普及了?
魏學哲總結了三個技術難點:一是電力電子技術,電壓提升所帶來的耐壓以及絕緣設計等問題,SiC技術帶來的高頻斬波問題;二是電池技術,快充對電池安全和壽命提出了挑戰(zhàn);三是充電管理,電池狀態(tài)在快充過程中的動態(tài)變化及其管理問題。
目前市場上的快充,大多是400V架構,車企在產(chǎn)品技術上還要面臨系統(tǒng)級升級挑戰(zhàn)。比如,電池、電機、電控、DCDC/OBC,連接器、空調(diào)熱管理系統(tǒng)和充電樁都要升級適配。寧波均勝新能源研究院院長,寧波普瑞均勝汽車電子有限公司副總裁姜釗介紹,均勝電子可以為車企過渡性的產(chǎn)品和解決方案,即目前99%的400V充電樁都能充上800V電池。
可以說,快充是一個系統(tǒng)級問題,包括電池、充電樁、充電閉環(huán)控制三方面核心技術。
在魏學哲看來,解決快充的技術難點,問題不大。比如,包括均勝電子、寧德時代等供應商都能為800V快充提供相應的產(chǎn)品和解決方案。但800V的大規(guī)模鋪開,關鍵在于商業(yè)上的實踐,從工程走到商業(yè),最大的阻礙是成本。
雖然不少車企公布了800V車型,但真正應用只是很小的范圍,大多聚焦于高端車型。
“800V的普及,不在于技術上的質(zhì)疑,它的起飛點在于成本!苯摫硎,“為什么高端車要用800V?因為高端車的用戶對價格不敏感,并不是說只有高端車可以裝800V!
正如特斯拉動力總成和能源工程高級副總裁Andrew Baglino指出,特斯拉認為在Model 3和 Model Y等小型車輛切換到800V的成本,還是遠遠超過帶來的好處。目前來看在400V能做的快充,能覆蓋800V的好處。但是Baglino也承認高壓平臺存在具有優(yōu)勢,但主要適用于需要更高充電功率或更大扭矩的大型車輛,比如特斯拉Cybertruck皮卡和Semi Class 8卡車最終可能會使用800V電壓。
『特斯拉Cybertruck』
魏學哲強調(diào),“在技術上,800V路線是可行的,但現(xiàn)階段碳化硅千好萬好,就是貴,它的成長速度慢,晶體的成長速度慢,它的良品率低,這些問題不能夠很好解決,它的成本在短時間內(nèi)就不會降下來!
■產(chǎn)業(yè)端亟待完善
除了成本問題,碳化硅能否實現(xiàn)自主也給業(yè)內(nèi)帶來擔心。據(jù)了解,碳化硅技術也在美國、歐洲、日本開始全面普及,但中國的碳化硅投入實測的技術來看,依舊和歐美日本等國家成熟技術差距兩代。所以,對于國內(nèi)汽車的供應鏈來說,要從國外采購到轉變成國內(nèi)自制,中高端產(chǎn)品不再受制于人,還需要一個等待的過程。
對此,姜釗的態(tài)度比較樂觀。他認為,目前電動汽車的電化學體系中,電池在中國,芯片在美國,這是一個錯配。在弱點芯片方面,包括電源管理芯片、傳感芯片、通信芯片車規(guī)級處理器芯片等,龍頭企業(yè)有責任去參與其中,而在碳化硅等相關強電芯片上,相信中國會在補鏈上有一個破局,可以以創(chuàng)新聯(lián)合的方式來做。
車端800V平臺要發(fā)揮出其效用,仍有待相關產(chǎn)業(yè)鏈、新能源汽車生態(tài)的進一步發(fā)展。比如,基礎設施的鋪蓋也是一件需要時間的事情。這絕非單家企業(yè)能實現(xiàn),而是需要通過國家,通過政府的力量進行普及。超充站需要超大電容匹配,電網(wǎng)做這件事的力度和速度,直接決定了普及率。
此外,800V所使用的用電設備也不得不面臨高成本的問題。比如目前國內(nèi)普通的充電樁,在不計入其他費用的情況下,建設成本高達13.4萬元/樁,而此前保時捷對外公布的800V充電樁的成本高達7位數(shù)。因此,產(chǎn)業(yè)端需要一個好的商業(yè)模式來進行成本平衡。
從理論的提出到實踐,再到規(guī)模化后的成本平衡,或許800V真正大規(guī)模普及起碼需要五年以后。按照目前的落地進度,用戶在最佳使用期內(nèi),很難真正意義上感受到800V帶來的優(yōu)勢,但盡管如此,對于車企來說,前瞻性的技術規(guī)劃和落地很有必要,如果沒有企業(yè)走在牽頭,科技就無法進步。(文/汽車之家 彭斐)
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