800V架構(gòu)正在成為新能源汽車圈的一個熱詞。
第一個推出800V架構(gòu)的是保時捷。在兩年前,保時捷Tycan從電壓等級下手,從現(xiàn)有主流的400V直接升到800V等級。于是,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。在動力總成、充電性能、加速性能等方面,成了下一代電動力總成系統(tǒng)標(biāo)桿。
從去年開始,國內(nèi)車企包括比亞迪、吉利極氪、北汽極狐、長城蜂巢、廣汽埃安、東風(fēng)嵐圖、小鵬汽車也開始預(yù)告了基于800V架構(gòu)的產(chǎn)品,頗有“山雨欲來”之勢。
在國外,現(xiàn)代汽車發(fā)布 E-GMP 平臺,標(biāo)配 800V 系統(tǒng)同時配套 800V 超高速充電基礎(chǔ)設(shè)施。保時捷的同門“兄弟”奧迪則表示,A6 Avant(參數(shù)|詢價) e-tron(參數(shù)|詢價)概念車基于與Taycan相同的PPE架構(gòu),在800V快充站只需10分鐘即可行駛約186英里。
有觀點認(rèn)為,2022年將會成為800V元年,將有一大批800V架構(gòu)產(chǎn)品問世。
為什么這些車企紛紛布局800V高壓架構(gòu)?有什么好處,能代表電動發(fā)展的未來嗎?
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充電5分鐘,續(xù)航200公里
在電動車滲透率快速提升的今天,為何還有很多消費者是燃油車的死忠?
最多的答案指向“續(xù)航焦慮”。解決這個難題有兩個思路:第一個思路是堆電池,將電池包做得很大,但問題是電池成本很高,同時整車重量也大幅上升。第二個思路減少充電時間,如果充電花費的時間和加油一樣少,問題就解決了。
800V架構(gòu)正是“換一種思路解決續(xù)航焦慮”的產(chǎn)物。根據(jù)物理公式 P(充電功率)=U(充電電壓)*I(充電電流),在理想狀態(tài)下,800V架構(gòu)下的充電時間,相比目前主流的400V架構(gòu)可節(jié)約一半的時間。
以保時捷為例,Taycan提供400V 直流快充、800V直流快充。在22.5分鐘內(nèi)能從5%充到80%的電量,而剛開始時無法直接進行最大功率充電,電量達到40%左右時才能最大功率充電。充電功率達到350kW的時候,30分鐘可以沖滿。以現(xiàn)階段的新能源車來看,這個充電效率,非常香。
小鵬汽車在去年10月24智能日發(fā)布預(yù)告,小鵬G9采用800V高壓SiC平臺,可以實現(xiàn)“充電5分鐘續(xù)航200公里”,同時還推出了配套的480kW高壓充電樁,可實現(xiàn)通過電流670A,大大超過現(xiàn)有的200A快充標(biāo)準(zhǔn)。
提出“充電5分鐘續(xù)航200公里”口號的還有廣汽埃安,廣汽埃安在去年8月30日發(fā)布了A480超充樁,最高工作電壓可達到880V,廣汽埃安將在全國范圍內(nèi)快速布局超充站,預(yù)計到2025年在全國300個城市建設(shè)2000個超充站。
去年9月26日,嵐圖汽車展示了自己的800V高壓平臺及超級充電技術(shù),“充電10分鐘,續(xù)航400公里”。
顯然,如果充電時間足夠快,“電動汽車就不需要1,000公里的續(xù)航里程。” 因此,動力電池可以做得更小,整體重量減輕,從而提高效率。車企也會因此降低造車成本,車價也更容易被消費者所接受。
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不僅充電快,還有高性能
作為800V架構(gòu)的始作俑者,保時捷的出發(fā)點并非僅僅解決續(xù)航的問題,同時也需要做出高性能、有亮點的純電平臺。
保時捷Taycan是采用完整的800V電池架構(gòu),電池系統(tǒng)采用800V高壓,電動力總成系統(tǒng),包括電驅(qū)動、電力電子裝置、充電系統(tǒng)等也都采用800V的系統(tǒng)。在動力總成、充電性能、加速性能等方面,成了下一代電動力總成系統(tǒng)標(biāo)桿。
在800V架構(gòu)下,同等功率,電流減半,帶來的好處有:
一:動力性能和電池性能衰減會更小。Taycan曾經(jīng)連續(xù)26次0-200公里/小時加速成績在10秒之內(nèi),7分42秒刷新紐北四門純電動車圈速紀(jì)錄。
二:因為電流減少,而發(fā)熱量和電流的平方成正比例關(guān)系,會減少得更多。此時銅線可以做得更細(xì)、更輕,這樣有助于提升整個系統(tǒng)熱管理水平,也為整車的輕量化提供了條件。
值得注意的是,大多數(shù)車企目前發(fā)布的800V架構(gòu),并非保時捷一樣的完整800V架構(gòu)。一些車企出于整體考慮,僅僅在充電模塊采用800V架構(gòu),而在其他模塊如電機驅(qū)動等方面仍采用傳統(tǒng)400V架構(gòu)。
目前采用完整800V機構(gòu)的有:小鵬汽車宣稱小鵬G9車上所有零部件都達到800V級別,可支持800V高壓。此外,奧迪e-tron GT和sphere系列概念車基于PPE平臺打造,工作電壓高達800伏。
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轉(zhuǎn)型雖難,但誘惑太大
800V高壓架構(gòu)看起來這么香,為什么目前主流仍然是400V架構(gòu)呢?
答案部分在于便利和慣例。比如在歐洲,典型的房屋使用380V充電基礎(chǔ)設(shè)施,這些充電設(shè)施顯然比電動車出現(xiàn)的時間更早。最早的電動車基于當(dāng)時的充電設(shè)施進行開發(fā),顯然用不上800V架構(gòu)。
其次,在400V向800V轉(zhuǎn)型的過程,也有相當(dāng)?shù)睦щy。
雖然800V高壓平臺在技術(shù)上并不困難,但落地卻是一大系統(tǒng)工程,上至半導(dǎo)體元器件、電池模組安全性提升,下至車、樁、充電網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動升級,當(dāng)前仍面臨許多問題。
在800V高壓平臺下,系統(tǒng)部件的耐壓等級也需要提升到800V,相應(yīng)采用的元器件及相關(guān)材料的耐壓等級都需要提升至800V以上。比如對于鋰電池來說,過高的充電電壓以及電流都會導(dǎo)致電池的穩(wěn)定性降低,容易引發(fā)著火、爆炸等問題。
同時,目前幾乎所有充電樁不能適配800V平臺。這意味著你買了一臺800V架構(gòu)的電動車,但實際充電速度達不到預(yù)期。這就要求市面上擁有大量的新裝的充電樁,同時適配400V和800V。
不過各大車企也看到了800V架構(gòu)的大勢所趨,紛紛推出了800V超級充電樁的計劃,下定決心搶占市場。
值得一提的是,在800V高壓平臺零部件升級過程中,SiC(碳化硅)備受關(guān)注。這種半導(dǎo)體是制造800V架構(gòu)下逆變器的關(guān)鍵材料,因此SiC將成為高壓電動車架構(gòu)下最受益的元器件。
寫在最后
從400V升級到800V平臺是硬件改造,不是OTA可以實現(xiàn)的。所以,接下來會有更多的企業(yè)推出800V架構(gòu)或者更高的電壓架構(gòu),總之這是未來的一個趨勢。