各大车厂800V高压架构布局与趋势
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更新时间: 2023/03/21

据中国汽车工业协会统计分析,2021年1-11月,新能源汽车产销继续创新高,累计产量已超过300万辆,销量接近300万辆。11月,新能源汽车市场渗透率17.8%,继续走高,其中新能源乘用车市场渗透率达到19.5%。随着行业和产业的发展,越来越多的消费者开始接受新能源汽车。然而依旧很多痛点亟待解决,比如电车价格过高(主要来自于电池价格过高)和补能效率低下等等。关于电池价格问题,目前很大程度上取决于大宗商品和电解质等关键材料的价格,暂时不做过多展开。


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关于解决电动汽车续航时间短、提高补能效率的问题,主流主机厂提出了两种解决方案:换电和大功率快充。换电方案的代表企业是蔚来,目前已经可以提高到5分钟/车换电池,但是问题在于每个车企电池规格可能不同,未来换电的普适性难度很大,不利于大范围推广,除非统一电池规格。而800V架构就是针对大功率快充所设计的汽车补能方案。


已经到来的2022年,即将成为800V高压快充元年,各家主机厂已经纷纷布局。那么为何电动车要升级到800V架构呢?升级会带来哪些变化和产业价值呢?


Jan.15.2022

高压升级,势在必行


要想提高充电速度,就要提高充电功率,而充电功率实际上是电压与电流相乘所得值:


P(W)=U(V) × I(A)


所以快充也分两种,一种是大电流快充,另一种是高电压快充,目前的代表型企业分别是特斯拉和保时捷。两种方案的设计难点也是不同的。对于特斯拉的大电流超级快充方案,在特斯拉V3超充桩上,能在400V电压600A电流的条件下达到250kW的峰值充电功率,15分钟可补充 Model 3250公里续航所需电量。但该方案最需要解决的是热管理的问题,因为电路的发热公式是:Q=I^2Rt,如果要提高电流,那发热量会成平方的增加。同时充电电缆会变得很粗,不方便实际装配和轻量化设计。所以提高电压成了提高功率(P)的更为常见的手段,这也是众多主机厂所努力的方向。


目前整车普遍使用400V架构,切换 800V 架构能够使充电时间减少一半。保时捷 Taycan 是第一台量产的 800V 架构电动车,其在直流电快充模式下,只需5min就可以增加100km里程;使用270kW快充接口,仅需22.5分钟就可使Taycan的电池从5%充至80%。


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800V架构使整车具有更高的效率。800V电压平台推出后,相较于400V平台,工作电流更小,进而节省线束体积、降低电路内阻损耗,变相提升了功率密度和能量使用效率。在功率不变前提下,预计 800V 平台的推出,续航里程将增加 10%、充电速度将提升一倍以上。同时经专业机构测算,100kwh的电池较之400V平台,整车可以降重约25KG,主要贡献来自于高压电池和高压线束。


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Jan.15.2022

国内外车企800V高压产品布局


01现代


现代首款纯电车型现代IONIQ5,基于E-GMP平台开发,国内版将于2022年量产充电状态(SOC)从20%至80%,仅需15分钟。


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根据海外媒体实测,IONIQ 5电池SOC 20%-80%充电时间仅花费了15分钟,这比官方宣称的SOC 30%-80%充电时间14分钟还要快。根据数据统计, IONIQ 5平均每分钟可补充18.8公里WLTP续航里程,可以说这款车的充电效率是相当亮眼的。

 

02小鹏


小鹏G9,同样在2022年会进行首个800V的高压碳化硅平台量产,实现“充电5分钟,续航200公里”。同时小鹏自研480kW高压超充桩,从10%-80% 仅需12分钟,希望率先量产并规模铺设。


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03比亚迪


比亚迪e3.0 平台推出了全新一代 SiC电控,采用了自主研发的全新 SiC MOSFET电机控制模块、高性能氮化硅陶瓷以及集成 NTC传感器,使整个电控单元功率密度提升近 30% ,电流最大支持840A ,电压最大 1200V ,电控最高效率达 99.7% 。


电机升压充电技术:e 3.0平台搭载800V超充平台,采用全球首创的驱动电机升压充电技术,基于刀片电池、八合一电动力总成、宽温域高效热泵系统,融合创新。


性能:搭载全新e平台高端车型,可实现整车最大续航1000公里,百公里加速最快2.9秒,低温续航最大提升20%,充电5分钟,最大行驶150公里


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04 理想


理想目前正在研发高压快充技术,并计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台,同年将基于平台推出高压纯电动车型。


纯电车型推出节奏:在2020Q3财报电话会议上李想表示,在400kW快充技术成熟前,理想汽车不会推出纯电车型。并表示增程式技术在大型SUV、MPV车型上,具有5-10年的领先优势。


400kW快充技术支撑:


1)800V 以上的电压平台;

2)500Ah 超级快充的国家标准; 

3)4C 充电倍率以上的电池。


在2023年理想推出纯电车的同时,一部分用户就立即能体验到400kW的充电体验。


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05岚图汽车


2021 年 9 月 26 日,岚图汽车发布了最新 800V 高压超级快充技术,是一套动力电池和用电设备均为 800V 高压系统, 无冗余升压装置的全新高压系统架构,包括超级快充系统、超低系统能耗、高性能电池、SiC 电驱总成,并支持无线 充电。该技术具备极致快速充电的能力,其中整车高性能电池搭载 4C 电芯,在 360KW 超级充电桩的加持下,充电 速率可提升 125%,实现充电 10 分钟,续航 400 公里。快充车型:有望在 2023 年量产。


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以上提到的OEM只是800V架构战略下的一小部分,同时也从网上整理了目前市场上所有800V落地时间和计划。并且随着产业成熟度的提高,我们有理由相信那些暂时没出现在这个列表但是决心制胜电动车时代的车企已经将这一技术纳入了他们的考虑或规划范畴。


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事实上大功率充电除了车端提升外,大功率充电桩也是至关重要的。而其的布局远不是成本以及充电桩技术这么简单,最根本的原因是电力基建不能满足快充桩的用电需求。以广州白云宾馆为例,建筑的电力设计负荷为3120kW,如果装了两个小鹏汽车未来推出的480kW充电桩,那么这两个充电桩工作时就已经消耗了整个宾馆总负荷的三分之一,这是运营方无法接受的。


这你就能理解,为什么高速服务站上,可用的快充桩数量少的可怜,毕竟总的设计负荷是有限的,安装再多充电桩,他们的充电功率都是共享的,数量再多也没有意义。


所以,要想发展大功率充电,车桩协同是缺一不可,这也是为何小鹏在发布旗下800V平台的同时,也并行自研大功率充电桩的原因。 同时工信部在202112月份提出要修订《电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求》,主要侧重于进一步提高充电电压电流,即插即充,预约充电等,相信以国内强大的电力基建实力,所有这些问题会随着时间迎刃而解。