[汽車之家 行業(yè)] 長期以來,里程焦慮問題被認(rèn)為是阻礙電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的痛點(diǎn)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(dá)700km,續(xù)航不再是最大負(fù)累,但找充電樁難,充電慢,仍然會(huì)勸退一大部分消費(fèi)者。
補(bǔ)能時(shí)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(jī)廠的青睞。先是保時(shí)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(jì)劃推出800V平臺。所帶來的好處是,800V高壓車型可輕松實(shí)現(xiàn)5-10分鐘充電30%-80%,無限接近像加油一樣的充電體驗(yàn)。
理想很豐滿,但市場是否準(zhǔn)備好迎接800V快充呢?目前還存在哪些技術(shù)短板?大規(guī)模普及離我們還有多遠(yuǎn)?2月6日,均勝電子攜同濟(jì)大學(xué)專家在一場座談上對以上問題進(jìn)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(chǔ)設(shè)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(gè)現(xiàn)狀也進(jìn)一步加深車主的‘充電焦慮’。隨著電動(dòng)汽車保有量的增加,這個(gè)策略遭到了很大的挑戰(zhàn)!蓖瑵(jì)大學(xué)汽車學(xué)院教授魏學(xué)哲指出,“車企的補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)自然有其必要性,但補(bǔ)能作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),提前布局,從而導(dǎo)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(shí)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(shí)間,只能提高充電功率。特斯拉是首個(gè)意識到快充重要性并付諸行動(dòng)的廠商,以480V直流快充為依托,特斯拉的V3超快充可以實(shí)現(xiàn)“充電15分鐘,補(bǔ)充250km”。
當(dāng)前,主流電動(dòng)車采用400V系統(tǒng),在電流限制下充電功率的設(shè)計(jì)極限難以突破200kW,若充電功率以350-400kW為目標(biāo),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(shí)捷。2019年,保時(shí)捷率先垂范推出搭載800V高壓平臺純電車型,保時(shí)捷Taycan(參數(shù)|詢價(jià))成了第一款采用800V平臺的量產(chǎn)電動(dòng)車。值得一提的是,國內(nèi)零部件供應(yīng)商均勝電子為保時(shí)捷相關(guān)車型提供了800V高壓平臺技術(shù),涵蓋高壓充電升壓器、三合一集成式電壓轉(zhuǎn)換器等。
為何保時(shí)捷比特斯拉先提出來?“顯然不是保時(shí)捷更聰明一點(diǎn)!蔽簩W(xué)哲解釋,近幾年有個(gè)關(guān)鍵技術(shù)變化——新一代的半導(dǎo)體技術(shù)正快速成熟。原本的硅基IGBT芯片達(dá)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(shí)現(xiàn)800V快充的一個(gè)神助攻。
自這套方案成功落地后,不少車企也紛紛轉(zhuǎn)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(jī)甲龍,其采用800V充電技術(shù),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(dá)600A。
理想汽車曾在理想L8發(fā)布會(huì)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(dòng)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(jì)新獲800V高壓平臺相關(guān)訂單金額約90億元,除保時(shí)捷外,均勝電子還為大眾、沃爾沃、戴姆勒等車企提供800V相關(guān)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(dá)20多家。
根據(jù)民生證券測算,2025年國內(nèi)搭載800V高壓架構(gòu)的新能源汽車預(yù)計(jì)為99.9萬輛,3年復(fù)合年均增長率達(dá)270.9%;全球搭載800V高壓架構(gòu)的新能源汽車預(yù)計(jì)達(dá)215.3萬輛,3年復(fù)合年均增長率達(dá)189.2%。
■800V快充是一個(gè)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(shù)能夠得到普及了?
魏學(xué)哲總結(jié)了三個(gè)技術(shù)難點(diǎn):一是電力電子技術(shù),電壓提升所帶來的耐壓以及絕緣設(shè)計(jì)等問題,SiC技術(shù)帶來的高頻斬波問題;二是電池技術(shù),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(dòng)態(tài)變化及其管理問題。
目前市場上的快充,大多是400V架構(gòu),車企在產(chǎn)品技術(shù)上還要面臨系統(tǒng)級升級挑戰(zhàn)。比如,電池、電機(jī)、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(gè)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(shù)。
在魏學(xué)哲看來,解決快充的技術(shù)難點(diǎn),問題不大。比如,包括均勝電子、寧德時(shí)代等供應(yīng)商都能為800V快充提供相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案。但800V的大規(guī)模鋪開,關(guān)鍵在于商業(yè)上的實(shí)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(yīng)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(shù)上的質(zhì)疑,它的起飛點(diǎn)在于成本!苯摫硎荆盀槭裁锤叨塑囈800V?因?yàn)楦叨塑嚨挠脩魧r(jià)格不敏感,并不是說只有高端車可以裝800V。”
正如特斯拉動(dòng)力總成和能源工程高級副總裁Andrew Baglino指出,特斯拉認(rèn)為在Model 3和 Model Y等小型車輛切換到800V的成本,還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(rèn)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(huì)使用800V電壓。
『特斯拉Cybertruck』
魏學(xué)哲強(qiáng)調(diào),“在技術(shù)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(shí)間內(nèi)就不會(huì)降下來。”
■產(chǎn)業(yè)端亟待完善
除了成本問題,碳化硅能否實(shí)現(xiàn)自主也給業(yè)內(nèi)帶來擔(dān)心。據(jù)了解,碳化硅技術(shù)也在美國、歐洲、日本開始全面普及,但中國的碳化硅投入實(shí)測的技術(shù)來看,依舊和歐美日本等國家成熟技術(shù)差距兩代。所以,對于國內(nèi)汽車的供應(yīng)鏈來說,要從國外采購到轉(zhuǎn)變成國內(nèi)自制,中高端產(chǎn)品不再受制于人,還需要一個(gè)等待的過程。
對此,姜釗的態(tài)度比較樂觀。他認(rèn)為,目前電動(dòng)汽車的電化學(xué)體系中,電池在中國,芯片在美國,這是一個(gè)錯(cuò)配。在弱點(diǎn)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(zé)任去參與其中,而在碳化硅等相關(guān)強(qiáng)電芯片上,相信中國會(huì)在補(bǔ)鏈上有一個(gè)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(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、新能源汽車生態(tài)的進(jìn)一步發(fā)展。比如,基礎(chǔ)設(shè)施的鋪蓋也是一件需要時(shí)間的事情。這絕非單家企業(yè)能實(shí)現(xiàn),而是需要通過國家,通過政府的力量進(jìn)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(shè)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(jì)入其他費(fèi)用的情況下,建設(shè)成本高達(dá)13.4萬元/樁,而此前保時(shí)捷對外公布的800V充電樁的成本高達(dá)7位數(shù)。因此,產(chǎn)業(yè)端需要一個(gè)好的商業(yè)模式來進(jìn)行成本平衡。
從理論的提出到實(shí)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(jìn)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(shù)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(jìn)步。(文/汽車之家 彭斐)
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