800V架构正在成为新能源汽车圈的一个热词。
第一个推出800V架构的是保时捷。在两年前,保时捷Tycan从电压等级下手,从现有主流的400V直接升到800V等级。于是,保时捷Taycan(参数|询价)成了第一款采用800V平台的量产电动车。在动力总成、充电性能、加速性能等方面,成了下一代电动力总成系统标杆。
从去年开始,国内车企包括比亚迪、吉利极氪、北汽极狐、长城蜂巢、广汽埃安、东风岚图、小鹏汽车也开始预告了基于800V架构的产品,颇有“山雨欲来”之势。
在国外,现代汽车发布 E-GMP 平台,标配 800V 系统同时配套 800V 超高速充电基础设施。保时捷的同门“兄弟”奥迪则表示,A6 Avant(参数|询价) e-tron(参数|询价)概念车基于与Taycan相同的PPE架构,在800V快充站只需10分钟即可行驶约186英里。
有观点认为,2022年将会成为800V元年,将有一大批800V架构产品问世。
为什么这些车企纷纷布局800V高压架构?有什么好处,能代表电动发展的未来吗?
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充电5分钟,续航200公里
在电动车渗透率快速提升的今天,为何还有很多消费者是燃油车的死忠?
最多的答案指向“续航焦虑”。解决这个难题有两个思路:第一个思路是堆电池,将电池包做得很大,但问题是电池成本很高,同时整车重量也大幅上升。第二个思路减少充电时间,如果充电花费的时间和加油一样少,问题就解决了。
800V架构正是“换一种思路解决续航焦虑”的产物。根据物理公式 P(充电功率)=U(充电电压)*I(充电电流),在理想状态下,800V架构下的充电时间,相比目前主流的400V架构可节约一半的时间。
以保时捷为例,Taycan提供400V 直流快充、800V直流快充。在22.5分钟内能从5%充到80%的电量,而刚开始时无法直接进行最大功率充电,电量达到40%左右时才能最大功率充电。充电功率达到350kW的时候,30分钟可以冲满。以现阶段的新能源车来看,这个充电效率,非常香。
小鹏汽车在去年10月24智能日发布预告,小鹏G9采用800V高压SiC平台,可以实现“充电5分钟续航200公里”,同时还推出了配套的480kW高压充电桩,可实现通过电流670A,大大超过现有的200A快充标准。
提出“充电5分钟续航200公里”口号的还有广汽埃安,广汽埃安在去年8月30日发布了A480超充桩,最高工作电压可达到880V,广汽埃安将在全国范围内快速布局超充站,预计到2025年在全国300个城市建设2000个超充站。
去年9月26日,岚图汽车展示了自己的800V高压平台及超级充电技术,“充电10分钟,续航400公里”。
显然,如果充电时间足够快,“电动汽车就不需要1,000公里的续航里程。” 因此,动力电池可以做得更小,整体重量减轻,从而提高效率。车企也会因此降低造车成本,车价也更容易被消费者所接受。
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不仅充电快,还有高性能
作为800V架构的始作俑者,保时捷的出发点并非仅仅解决续航的问题,同时也需要做出高性能、有亮点的纯电平台。
保时捷Taycan是采用完整的800V电池架构,电池系统采用800V高压,电动力总成系统,包括电驱动、电力电子装置、充电系统等也都采用800V的系统。在动力总成、充电性能、加速性能等方面,成了下一代电动力总成系统标杆。
在800V架构下,同等功率,电流减半,带来的好处有:
一:动力性能和电池性能衰减会更小。Taycan曾经连续26次0-200公里/小时加速成绩在10秒之内,7分42秒刷新纽北四门纯电动车圈速纪录。
二:因为电流减少,而发热量和电流的平方成正比例关系,会减少得更多。此时铜线可以做得更细、更轻,这样有助于提升整个系统热管理水平,也为整车的轻量化提供了条件。
值得注意的是,大多数车企目前发布的800V架构,并非保时捷一样的完整800V架构。一些车企出于整体考虑,仅仅在充电模块采用800V架构,而在其他模块如电机驱动等方面仍采用传统400V架构。
目前采用完整800V机构的有:小鹏汽车宣称小鹏G9车上所有零部件都达到800V级别,可支持800V高压。此外,奥迪e-tron GT和sphere系列概念车基于PPE平台打造,工作电压高达800伏。
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转型虽难,但诱惑太大
800V高压架构看起来这么香,为什么目前主流仍然是400V架构呢?
答案部分在于便利和惯例。比如在欧洲,典型的房屋使用380V充电基础设施,这些充电设施显然比电动车出现的时间更早。最早的电动车基于当时的充电设施进行开发,显然用不上800V架构。
其次,在400V向800V转型的过程,也有相当的困难。
虽然800V高压平台在技术上并不困难,但落地却是一大系统工程,上至半导体元器件、电池模组安全性提升,下至车、桩、充电网络的联动升级,当前仍面临许多问题。
在800V高压平台下,系统部件的耐压等级也需要提升到800V,相应采用的元器件及相关材料的耐压等级都需要提升至800V以上。比如对于锂电池来说,过高的充电电压以及电流都会导致电池的稳定性降低,容易引发着火、爆炸等问题。
同时,目前几乎所有充电桩不能适配800V平台。这意味着你买了一台800V架构的电动车,但实际充电速度达不到预期。这就要求市面上拥有大量的新装的充电桩,同时适配400V和800V。
不过各大车企也看到了800V架构的大势所趋,纷纷推出了800V超级充电桩的计划,下定决心抢占市场。
值得一提的是,在800V高压平台零部件升级过程中,SiC(碳化硅)备受关注。这种半导体是制造800V架构下逆变器的关键材料,因此SiC将成为高压电动车架构下最受益的元器件。
写在最后
从400V升级到800V平台是硬件改造,不是OTA可以实现的。所以,接下来会有更多的企业推出800V架构或者更高的电压架构,总之这是未来的一个趋势。