800V平台的作用是不断把充电峰值功率推高, 把充电所需的时间压缩到只有几分钟, 从而将原本属于豪华车的性能配置, 转换成下一代电动车的基础电气架构。
在经历功率器件实现国产化、系统集成度提高以及充电网络全面升级这些过程之后, 400V技术不会突然之间彻底消失, 但是它会生存下去, 只不过它的生存空间会持续缩小, 逐渐向那些低功率、小电池以及追求极致成本控制的车型方向收缩。
芝能科技出品
在售价处于十万元至十五万元区间的电动汽车开始探讨八千赫特的技术时, 八千赫特与四千伏之间的关系已经不再是高配置与低配置的区分, 这种变化更像是智能手机从四G网络切换到五G网络, 或者是计算平台从旧的制造流程迁移到新的制造流程。
新的平台在最开始的时候肯定是要花更多的钱的, 而且它也不一定能够立马就在所有的应用场景里面显示出它的价值好处, 不过只要我们看到的整个产业链的发展能够达到一个大的规模, 同时也让相关的配套服务设施慢慢就跟上了这个节奏, 再去让用户群体们对使用这种新东西所带来的实际体验产生一种心里预期的话, 那么这个平台最开始只是作为一个吸引人注意的亮点优势, 很快就会被大家看作是必须要具备的基本条件。
这也正是我们不予认同那样一种说法的根本原因, 也就是说并不认为只要拥有了家用充电桩的充电条件, 就完全没必要去追求800V的高压平台架构。
这是因为家用充电的方式所能够达成的目标, 主要是为了满足车辆在日常生活场景里面补充能源这一基础需求, 而800V技术体系所能解决的核心问题, 则涉及到整车整体功率承受上限的高低、车辆热管理系统所面临压力的减轻程度, 还包括线束传输过程中效率表现的高低, 以及未来面对不断发展的公共充电网络时是否能够保持良好兼容能力等一系列关键因素。
由于这两者功能侧重不同, 它们显然并不处于相同的比较维度之上。
在编号为01的段落里, 800V是一个电气平台, 这个平台属于第一代产品。
在行业内经常提到的所谓“400V”以及“800V”, 这些都是对应平台级别的称呼说法, 这并不表示电池的当前工作电压在任何时候都始终固定保持在400伏特或者800伏特不变。
在不同荷电状态条件下, 实际电压会出现变化现象, 通常所说的800V平台, 其工作区间范围大约是从600V到900V, 甚至覆盖更宽的值域。
其实, 电动车的电压进行升级版并不是说头一回有这事儿。咱们在早年那个阶段, 有一些低速跑的那类电动车, 和那种特别小巧的微型电动车, 它们当时选用的电压平台情况是这样的, 是用过72V或者96V这样的规格, 还有那种一百多伏的平台规格的这种存在。
伴随着电池容量、驱动功率以及安全要求的不断提升, 三百多伏至四百多伏的电压水平已经渐渐成为了行业的主流选择, 而当下备受瞩目的800V高压平台, 不过是沿着同一条技术发展路线所作出的进一步延续和升级。
其背后的物理联系和逻辑其实并不十分复杂, 这一点是显而易见的:
功率P等于电压U乘以电流I；而线束以及连接环节所产生的发热损耗, 大致上与电流的平方I成正比。
当充电电流维持在相同的250安培时, 基于400伏特平台所计算出的理论功率大致在100千瓦左右, 若是切换到700伏特平台, 对应的功率会上升至175千瓦, 而一旦使用800伏特平台, 对应的理论功率数值则是200千瓦。
在400V这个平台上面想要做到功率变得更高的话, 那就非得把电流的数值给增大不可, 这样一来就会自然地出现一些连带的影响, 比如线缆需要变得更粗一些, 液冷的能力必须做得更强一点, 另外对于连接器的要求也会随之升高不少, 还存在着发热现象变得更加难以控制这样一个问题。
800V技术体系的核心逻辑, 在于利用更高的电压水平来换取更低的电流强度, 这么做的主要目的不仅仅是为了加快充电速度, 而是为了给系统带来更高水平的驱动功率表现、更高容量的充电功率支持, 以及为高压系统的整体布局提供更紧凑的空间可能性, 因此快速充电只是其众多优势结果当中的一个。
那800V这个技术, 它, 一开始的时候, 是单独分配给豪华汽车的, 这到底是为个啥原因?
这款在2019年进入量产阶段的保时捷Taycan, 它是那个让800V平台这个概念真正走进大众视野的标志性车型。
需要解决的问题, 并不仅仅是快充这一个方面, 还包括高性能电动车在进行连续输出的时候、在反复加速的过程当中以及在赛道工况下的热稳定性问题, 这样的情况在当时因为产业条件不够成熟所以并不是很容易实现。
在800V高压连接器、继电器、熔断器、薄膜电容、电机绝缘以及充电模块这些地方, 都必须要进行一番重新匹配的工作。
如今的功率半导体供应链之所以还没有形成这么大的规模, 是因为在开发环节、验证环节以及投入生产线的过程之中, 所有的这些成本和风险, 都必须依靠相对较少的销量来加以承担。
在第一代Taycan车型上, 其主逆变器部件所使用的技术是电压等级为一千二百伏特的IGBT器件, 而不是目前经常被与八百伏特这个概念联系在一起的那一种碳化硅半导体材料。
800V这个概念和SiC这个概念, 它们本来就不是同一个东西。在起初的时候, 800V的价值主要是来自于系统架构方面的优势, 而到了后来, 是SiC元件把自身在效率、体积以及在高频性能上面存在的那些优势给进一步地放大了。
在早些年那会儿, 八百伏这个技术架构, 看起来像是专门为顶级豪华车型专门打造的一整套复杂的系统工程方案。
但是到了今天这个阶段, 它已经不再是那种稀罕的定制东西了, 它正在迅速地变成那些零部件供应商仓库货架上能直接买到的标准配置产品。所以嘛, 现在它的成本核算逻辑和以前相比, 完全已经是两码事了, 根本没法儿一样看待。
800V技术向下渗透, 依靠的并不是某一个零部件价格的降低。
800V技术能从售价在八九十万元的Taycan, 下沉到二三十万元或者十几万元的车型。这是因为有五个变化同时出现了。
首先, 功率器件的国产化和规模化程度正在不断提升。硅碳化物的晶圆、模块以及控制器这些产品的价格一直在持续下降。这样一来, 八十伏特的电驱系统就不再仅仅只有少数海外的供应商才能够提供出来了。
第二点, 高压零部件的标准化。连接器、熔断器、接触器、充电机、直流变换器和电动压缩机这些部件, 都已经出现了面向八百伏电压平台的成熟产品, 所以汽车制造商完全没有必要从最开始就开始重新进行开发设计工作。
第三点是, 实现多合一集成能够降低系统成本, 将电机以及电控还有减速器以及车载电源模块进行集成之后, 可以减少壳体以及线束还有连接点和装配工序的数量, 单个器件的价格可能更高一些, 但是整套系统的增量成本已经被进行了压缩。
第四点, 中国制造汽车的企业把八百伏特转变成为一个成规模的公共技术平台。当这个技术平台同时覆盖轿车以及运动型多用途汽车并且用于多种品牌的时候, 相关的研发支出和验证成本就不再需要由某一个单独的车型独自去承担了。
第五点, 充电基础设施正在形成一个正向循环的反馈效应, 就像比亚迪之类的汽车厂商在进行大规模的兆瓦闪充建设动作一样, 吉利也是把自身建立的补能网络跟公共补能体系结合起来运作, 同时那些做公共充电服务的企业也在增加高功率终端的投入数量, 车上的电压提高会推动充电桩进行升级换代动作, 而充电桩升级以后又会反过来强制新的汽车必须去提高自身的电压还有充电倍率这些方面。
把那五件事情全都加在一起之后, 800V就不是一项孤立的配置了。它其实是汽车、充电桩、器件以及平台共同进行迁移所产生的结果。
同样是标明了800V, 其内在的含金量有可能存在巨大的差异。
800V普及之后, 行业会出现一个全新的问题: 那些车企都宣称自己是800V, 但是大家在实际体验中的差距仍然非常巨大。
峰值功率这个东西, 它并不能代表那个完整的、全面的体验情况。一辆车哪怕是在比较短的时间段里面, 能够达到四百千瓦的这个数值, 但是如果它的电芯只能维持几十秒的时间, 那么实际的补能时间依然不会达到理想的状态。
低温预热这个环节如果没有做到位, 以及在电量超过百分之八十之后功率出现快速下降的情况发生, 这些都会同样导致整个补能的过程被拖长。
需要比较的核心内容, 实际上是功率在百分之十到百分之八十区间的平均值, 还有充电时的曲线形态、面对低温环境的性能表现、能够持续进行快速充电的能力, 以及在普通的公共充电桩上使用的兼容情况。
八百伏的电压架构提供的是一种更高的上限水平, 至于这种高上限究竟能不能转化成日常使用中更加稳定和舒适的体验, 最终还是取决于电池电芯的质量、热管理系统的有效性以及软件控制算法的水平。
400V还会存在, 但是, 它可能会从主流平台退向特定场景。
400V这个技术标准, 并不是说到了现在就会立即变得落后, 已经到了完全没法使用的地步。那些配备了较小电池容量、整车整体功率水平较低、并且在日常生活中主要依靠家用充电桩来进行补电的微型汽车和入门级车型来说, 使用400V架构在成本方面依然具备非常显著的优势。
虽然这些小尺寸电池所使用的充电倍率数值不一定处于很低的水平, 但是它们所实际需要的绝对充电功率大小, 也并非是一定要用800V这种高电压平台才能实现得好的, 所以这种情况并不必然指向必须要采用高压方案。
可是四百年肯定无法防守住今天的市场份额。
当整车的增量成本随着800V平台的降价, 降到2千元甚至更低的时候, 高压快充站的覆盖范围也在不断提升。于是, 用户就把十几分钟完成补能当作一种基本的体验。在这种时候, 车企如果用400V平台省下来的那点成本, 会逐渐小于它在产品竞争力方面、平台寿命方面以及品牌认知方面所蒙受的那些损失。
在将来这种状况之下很可能会出现分层情况。
那些配备着小电池组、输出功率较低以及对成本有极致要求的车型, 仍将坚持采用四百伏特电压标准的电气架构。
在目前市场上售价达到十万元及以上的纯电动汽车领域里, 加速向使用800伏特电压平台的方向转变正在被快速推进。
在现在的中高端车型这一块, 它们正在朝着那种全域的800V、900V, 甚至1000V的平台方向去发展了。
插电式的混合动力汽车这种类型的车它们会根据自身的电池容量的大小情况以及对于纯电状态下补充能量的实际需求, 在长段的时间过程中, 一直保持存在多种不同的电压水平的状况。
对于越来越多的汽车制造企业来说, 下一代车型是否还有必要去重新打造一套电压等级为400伏特, 且设计使用寿命长达七八年的技术平台, 这个问题的答案正在逐渐地演变成一种否定的态度。
小结
800V电压平台将会成为一项标准的配置选项, 但是所谓的标配并不等于能够在一夜之间就完成所有的替代工作。
800V这个技术的普及路径, 它不会是一条那种垂直向下的、直接淘汰旧方案的一条曲线。它会先去占领那些高功率的车型, 还要占领长续航里程的车型, 当然也要占领那些高频快充场景下的车型。再一步是它会进入主流的这个价格带里来竞争。最后呢, 是把400V这种技术给它压缩到对成本最敏感的那个细分市场里去。
最终把那些替代品一步步挤下去的, 其实是车头、充电桩、功率器件以及整个供应链一同跨过了那个经济性的转折点。
当前这个情况是, 电压等级提升到八百分压的架构, 已经演变成了一个汽车制造企业要不要为了他们现有的老旧平台去承受来自未来的那种竞争风险的选择问题, 这也就是导致四百伏特电压级别的车型市场空间正变得越来越窄的根本性原因所在。
参考资料
Porsche Newsroom, The voltage level: 800-volt system voltage
保时捷新闻中心报道的内容是, 关于动力电池这一块, 重点在于介绍了其十分完善的温度管理技术。
保时捷新闻中心报道了关于充电流程的相关内容, 指出该流程具备快速、舒适以及智能等特征, 并且实现了广泛的通用性。
LTEC, Porsche Taycan 2019 Inverter Circuit Analysis Report
关于比亚迪的超级E平台的相关事宜, 官方方面进行了发布。
TrendForce发布的最新分析数据显示, 由于市场上六英寸碳化硅衬底的供应过剩情况严重, 导致这一关键半导体材料的价格正面临下降压力。
原文标题 : 十万元电动车开始上800V，400V还剩多少时间？
