800V从规划走向了落地,从Tier1的进程来看,个人感觉800V的大规模批产上市时间可能在2023年。虽然800V有诸多好处,但大规模普及也存在很大压力。
在2021年新能源市场大涨,全年销量超过350万辆的背景下,怎样继续挖掘新能源亮点,体现品牌差异性成为下一步产品研发的方向,因此除智能化的配置外,大功率快充、高效率便成为讨论的重点。对应的方向为提升电流或者提升电压,但由于提升电流会引起电子部件的发热,产生热害风险的同时也会影响工作效率,所以提升电压(800V)成为主流的解决方案。
800V应用之后将带来两个方面优势,一是快速提升电池充电速度;二是提升效率,在同等电量情况下,延长续驶里程。
当前800V架构的主要营销点也是围绕充电速度来展开的。以保时捷Taycan为例,采用800V高压平台后,23分钟电量即可从0充到80%SOC。极狐S-华为版本也可实现15分钟30-80%的充电值,解决电动车型快速补能的痛点。(当然前提是需要有与之配合的充电桩)
受制于整车其他部件的妥协性,800V还需兼顾其他高压部件的技术进展,因此就会出现多电压平台共存的现象。同样以保时捷Taycan为例,动力电池、电驱动和高压PTC支持800V平台,电动空调支持400V平台,底盘控制为48V平台,整车供电为传统12V平台。此外,为了兼容市场上400V平台充电桩,还增加了一个400=>800V的升压充电装置。
抄的朱校长的图
对于电驱动而言,虽然理论上400V电驱动平台也可在800V架构下使用,但几乎没有企业采用。从整车层面来考虑,未来希望电驱动部件变得更小、更轻、更安静、效率更高以及成本更低。高压800V则很好的契合了这一点,当然与之一同应用的还有高频和高速,以及多部件的高速集成。同时也正是因为这些优势,高压平台不仅在电动车型(电池本身800V),同时也在混动车型上得到应用(通过升压模块后,电驱动工作电压平台大于电池平台,但不一定是800V,事实上目前最高在750V左右)。
相比IGBT,Mosfet少一组PN结结构,导通损耗更低。
同时在碳化硅材料的加持下,Mosfet不仅能应用在高压环境下,同时结构更薄,使得在高频情况下效率更高,因此在800V架构下碳化硅Mosfet技术得到重视,这也是通常情况下两者一同出现的原因。除Mosfet外,二极管也采用了碳化硅材料。
此外,在高频条件下为了更好的解决杂散电感谐波对电子元器件的冲击,目前通过应用叠层母排集成电容的方式来提升滤波性能,降低影响。
对于机械部件而言,重要的关注点是高速。当前主要应用的电机最高转速大约在15000转左右,下一代的开发方向是18000转左右,部分企业在研发20000转左右的产品。高转速最直接的影响是齿、轴、轴承等部件的要求,背后便是系统散热的要求。目前在开发的油冷电机便是为了实现更好的冷却性能。更有甚者采用水、油混合冷却的方案。如华为目前在应用的油冷电驱动产品,内部定子、转子和减速器采用油冷方案,外壳体采用水冷散热,通过热交换器将冷却油和冷却水热量交换,从而更好的实现冷却性能。
另外便是漆包线和绝缘材料的要求,这两点主要受高压和油冷的影响。高压漆包线需要增加PDIV值,当前尚无明确的方案,部分企业采用PI漆膜或者PeeK线材来应对。
还有一个容易忽略的点便是电机与减速器的油封设计。随着电机转速越来越高,传统的橡胶油封密封性受到挑战,虽然腔内油冷电机已经开始应用,但仍有部分企业采用水冷技术,或者采用油冷、水冷共平台技术,因此密封技术需要重点关注。
目前已经有诸多整车企业发布了800V产品的计划,下图为部分统计结果(仅统计纯电动车型,混动车型方面比亚迪DMI、本田IMMD和丰田THS也均采用了升压的方案)。车型上市时间集中在2022年到2023年之间。此外,通用奥特能、现代E-GMP、保时捷PPE都是整车平台上支持800V,吉利为SEA架构支持800V,其他企业集中在车型层面的技术应用。
对于电驱动企业而言,目前更多的挑战主要来自于商业层面整车企业开始自制电驱动。如上表统计中,大众、零跑、吉利、长城都已经开始自制电驱动产品(比亚迪完全自制,近期因为产能受限的问题,逐步开始寻找外部供应商),理想和汇川成立合资公司,小鹏则持续推进自主研发。因此对于零部件企业而言,也希望通过新的技术提升来重塑整个产业格局。
NE Times***之前统计过目前零部件企业在800V领域的进展情况,从日常积极性来看,外资品牌中博格华纳和纬湃科技是积极性最高的。个人认为仅从国内市场考虑主要原因是原产品在面对主机厂自制和国内企业竞争时处于下风,亟需通过新技术来赢回市场。同时依托自身在海外的研发和客户优势,来建立自身产品的领先性。如纬湃科技已经和现在E-GMP达成量产合作项目,前段时间也拿到了北美客户的大额订单。博格华纳则拿到了国内、德国和北美客户的量产订单。国内的话臻驱作为一只新秀在800V领域发展较快,汇川作为传统国产电控企业则稳步推进,松正重点在电机产品研发。
800V的车型终于要来了,从2018年开始关注,到2022年新车大量量产,接近4年的时间,800V从规划走向了落地。从Tier1的进程来看,个人感觉800V的大规模批产上市时间可能在2023年。虽然800V有诸多好处,但从充电生态建设来看,短期内(3年内)大规模普及也存在很大压力,同时对于普通家用车型而言,尤其是家里有充电桩的用户,这些好处明显也是过剩的(目前来看,成本也不支持800V进入普通家用)。因此800V技术短期内对于电动车而言更像一个锦上添花的技术,整车企业还是应该更专注在400V平台,提升安全,降低成本,来满足大众消费者对新能源车型的需求,做到真正的油车替代。
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