别再笑话燃油车过时,你的电动车可能也得换代

别再笑话燃油车过时,你的电动车可能也得换代
2022-08-18 13:48:25 钟叔驾道

上一秒还在调侃燃油车是昨日黄花,下一秒或许电动车也将迎来“换代”。

据中金发布的研究报告显示,将新能源车系统电压提升到800V后,车身重量、电控损耗均有望降低,整车续航里程呈现提升。此外高压能提高充电功率,加快充电速度并解决补能时间痛点。因此,中金认为高压化趋势是未来新能源车发展的主线之一。

这是否意味着,如果高压化趋势成为必然,那么目前市面上绝大多数基于400V平台打造而来的纯电动车将要“过时”了?

一位新能源车企人士对钟叔驾道表示,“以后肯定会有越来越多的车是来自高电压平台,工信部今年发布的国标充电征求意见稿里,也增加和修改了很多对于高压大功率充电的要求,这个肯定是大趋势。”

这又是怎么一回事呢?

能承受住“高压”,才是有前途的电动车

如果你经常关注手机和电动车行业,那么多少会发现它们有些相似的地方。比如最早期手机补能方式是换电池,往后电池技术进步,电池寿命大大增强之后,就开始发展大功率快充技术,用缩短充电时间的方式来缓解电量续航的焦虑问题。

这一点在电动车行业也是相似的,当前蔚来、吉利、长安、上汽以及宁德时代等等都有在布局换电路线,但也有一些车企往大功率充电路线的方向走,以提高充电速度来缓解续航焦虑的问题。

关于提高充电速度这件事情,说起来其实也不复杂。我们知道P (充电功率) =U (电压) *I (电流),所以无非就是在提升电压和提升电流之间选一条路。

比如特斯拉就早早地敲定往提升电流的方向走,从第一代超级快充进化到第三代超级快充,特斯拉超充桩的电流从250A提升至640A,超充功率也从100kW提升至250kW,仅凭这点就塑造了技术护城河。

要知道,目前我们国内主流常见的快充桩功率不过60kW、120kW两种,家用充电桩普遍功率为7kW左右。

但根据焦耳定律Q=I2Rt,电流提升将极大地增加充电过程中的热量,由此可能造成安全问题。为了满足更加严苛的散热需求,特斯拉专门研发了高度集成的“电池热管理系统”和“电池管理系统BMS”,而且大面积自建充电桩体系。

为了突破特斯拉在诸多专利方面的“严防死守”,国内大多数车企选择了另一条路,即提高充电电压。当前主流新能源整车高压电气系统电压范围一般为230V-450V,取中间值400V,统称之为400V系统。

如果能够将电压提升到800V,在电流不变的情况下,充电功率显然大大提高,充电时间也能大幅缩减。从理论上来说,充电几分钟续航几百公里的目标也能够实现,这就为国内车企在技术层面“弯道超车”提供了可能。

今年4月份,工信部装备工业一司发布推荐性国标《电动汽车传导充电用连接装置第1部分:通用要求》征求意见中,就明确修改了标准适用对象的额定电压和额定电流,增加了很多对于高压和大功率充电的要求和意见,可见对高电压方向的认同。

800V电压平台要量产,难点不少

从400V到800V,看似仅是电压翻倍,其中的难度却要成倍上升。

“个人认为800V高压平台,目前还有很多技术难点,比如高压线束带来的成本与重量,电机控制器的控制难度,高压充电系统的冷却系统需求能否满足,控制器芯片的运算处理能力要求也更高等系列问题,都面临着充分验证解决,需要得到充分验证和批量应用。”

有车企负责充电方面的技术研发人员指出,当前800V电压平台要想实现完全量产,难点依然不少。

具体来看,要想更换到800V电压平台,需要对整个电气系统进行全方面的升级,主要涉及五个方面:

一是动力电池部分,对电芯、负极和BMS都提出了新的要求。相较于400V平台,800V平台的电芯数量增多,如果电芯之间有差异,对电池使用寿命会产生很大影响,因此电芯生产工艺要求会更高,必须保持更高的一致性。

而且快充性能的关键制约因素就在于负极材料的活性,如果理论容量能够让锂离子快速嵌入,就能实现更加快速的充电。目前主要通过负极石墨改性,或者使用硅负极来实现。还有就是BMS,因为电动车电池数量的增加,必然会导致电池管理系统电压检测通道的增加,因此BMS串联比例会增加。

二是在电控OBC DCDC上,功率器件需要升级,需要由原来的硅基IGBT替换成SIC MOSFET。因为原来400V系统中,基本上是使用650V、750V或者最高900V的功率模块,以满足电控需求,而800V的系统中,电驱动平台提升至1000V或者1200V,原先的IGBT模块最大电压已经不能满足,采用碳化硅材料,耐压能力会比较高一些,还能降低损耗。

但是这样做的话,会颠覆此前的系统算法、硬件排布等等,包括电机,EMC、高压绝缘系统等各方面都要进行升级。

第三是高压连接器,这是电动汽车的关节,遍布一台车的全身。升级到800V之后,就需要满足更高的热管理、EMC车机震动和腐蚀等要求,尤其是800V交流电频率很快,会导致EMC给其它敏感零部件带来干扰,因此它的性能必须要提升。

第四是高压直流继电器。800V平台电压电流更高,电弧更严重,对高压直流电器耐压等级、载流能力、灭弧使用寿命等性能要求都极高,产品需要在触电的材料、灭弧技术等方面进行改进。

第五是熔断器,随着电压升高,电路保护要求也提高了,传统的电力熔断器已经无法满足要求,需要使用新型的激励熔断器。激励熔断器的作用是通过接收控制信号激发保护动作,相比传统熔断器,可以根据车辆工况需求,主动切断高压回路,使得系统供电迅速断开,保护人员安全。

而这只是一些关键点,还有更多需要改进的地方。理想汽车总裁沈亚楠曾指出,“高电压平台牵扯到很多,比如电控,肯定是高电压,碳化硅IGBT一定要用上,电机本身的设计也会有区别……整个行业产业链上的环节都要更新。”

车企纷纷跟进,800V爆发或在2023年?

事实上,目前主流主机厂都有发布800V平台技术以及量产计划,大多预计在2023年开始陆续量产上市。

其实很早就已经存在量产的车型。比如最早的比亚迪e5就是800V高压平台,比亚迪研发的充电桩也是高电压的。但由于市面上绝大部分充电桩是500V,无法满足充电。为了解决这个问题,还需要在车辆端增加升压模块,导致车辆成本增加,所以没有主推高电压。

一位车企研发人员表示,“最终会走向800V,但是过渡期仍然会持续很长时间。”在问及原因时,他表示主要在于成本和配套充电桩的限制。

目前来看,高电压车辆必须与超级充电桩相配合使用,否则充电速度是达不到预期的。该车企研发人员认为,“800V目前只适合高端车型,性价比不高,车企目前还是宣传为主,不主卖,再加上充电资源的限制,如果国家不重点鼓励,很难短期看到推广效果。”

不过相比于从400V平台升级到800V平台,将充电桩由普通低功率上升到超级充电桩的难度要小很多,基本上就是堆加模块,增加液冷枪线,没有太高的技术难度,主要是增加成本。事实上,现在主流充电桩生产厂家的模块电压都可以达到1000V了,而且有些已经在使用。

这预示着,只要车辆换代,充电桩升级随时可以跟进,但成本方面都是靠批量应用来得到体现的。

对此,有不少消费者表示疑虑:如果800V高压平台车型实现量产的话,现在的主流400V车型是不是就要被淘汰了?

钟叔驾道在采访多名专业人士后得知,行业大趋势最终会走向800V,但是过渡期仍然会持续很长时间。具体来看,400V平台还有很长时间的应用,针对家庭用户、安装有充电桩的客户,400V充电设施配套的便捷与成本优势,依然会存在相当长时间。

钟述

“前景广阔,一定会实现的。”

随着车企纷纷发力,以及政策方面的不断跟进,800V高压平台落地已经是大势所趋。有业内人士表示,“目前高电压平台研发已经处于加速状态,更高电压平台或将在2023年呈现爆发状态。”

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