在小鹏宣布G9搭载800V的高压平台,并推出相应超级快充S4充电桩后。理想也官宣了,在4月18号将会发布自家的纯电平台,将采用800V的高压电子电气架构,该电子电气架构有可能会在第四季度推出的理想纯电MPV上搭载。
而华为也推出来了自己的内部测试高压充电桩,高达600KW的充电桩,意味着理论上可以一小时充600度电,对于能承受高压的纯电车,100度电池(600-800公里CLTC续航)可能只需要十几分钟就能充满。
国内正式官宣把800V超快充作为技术趋势,可以追溯到2021年10月19日。
那一天,中国汽车工程学会主办的2021中国汽车工程学会年会暨展览会上,公布了2022年度的中国汽车技术十大趋势。
其中一个趋势就是打造800V的电压平台。
趋势6:国产高性能电动乘用车将更多采用800V电压平台
“电动汽车电气架构主要涉及动力电池、高压配电系统、电驱系统、电动压缩机总成、DCDC、OBC等。高压电气架构无中间电压转化效率损失,驱动系统采用宽禁带半导体,提高驱动系统效率。核心电动化部件突破800V高压化,可提升整车效率,配合大功率充电技术可实现极速充电。”
最早知名的800V高压快充的车型,毫无疑问就是2019年保时捷发布的Taycan,这款车型的量产,宣告了800V高压平台的序幕拉开。
但实际保时捷Taycan的800V高压平台,也是做了妥协的,空调压缩机是耐400V的,还需要额外配置一个转换器。
那么现在为什么越来越多的车企都想上800V高压快充,小小回顾下物理知识:
功率=电压*电流
想提高充电功率,要么提高充电的电压,要么提高充电的电流。
而电流损耗=电阻*电流平方
但是如果提高电流,那么因为电阻的原因,电流损耗将会以发热的形式相应增加,这也是为什么电流越高,快充的时间就越久,因为温度太高,启动了发热保护,切换到了缓充模式,自然无法持续快充了。
而如果提高电压,那么自然高压线束的线径就会更小,发热更低,除了能大幅减少充电时间外,还能有效减少高压线束的截面积,给车里大幅减重和提升车内空间。不要以为纯电车内的高压线很少,高压部件如动力电池、高压控制盒、车载充电机、驱动电机、电动空调压缩机,风暖PTC加热器都要用上高压线,线束长度合计起来估计有上百米,而现阶段260V-400V平台下的高压线束为了承载大电流,就已经很粗了。
回到800V超快充这个趋势,真正的技术难点实际不是在于充电的输出端,而是在于充电的接收端。
800V高压充电桩只需要把充电枪、接触器、线束、熔丝等部件更换升级成耐高压材料就可以。
而更换到800V的快充平台,对于车企来说,在技术和原料上属于要来一次大的更新换代。
如动力电池、高压控制盒、车载充电机、驱动电机、电动空调压缩机,风暖PTC,水暖PTC,DC/DC,逆变器,高压线束这些之前运行在400V-500V的高压零部件,都要更换成耐800V-1000V高压的零部件。
而其中最难,成本最高的,肯定就是IGBT到SiC的切换了。
简单解释下IGBT和SiC。
用硅晶片制作出来的半导体集成电路,叫做硅晶圆。
将硅晶圆进行切割后,得到的最小全功能单元称为管芯,将管芯进行组合装配和封装后,就能得到模块。
这个模块,我们就是指的IGBT模块。
而IGBT模块的成本约占电驱动系统成本的一半,电机驱动成本占整车成本的15%-20%左右。IGBT占整车成本的约8%-10%,是除了汽车动力电池之外的第二高成本原件。
而IGBT的替换材料则是SiC.
"碳化硅(Silicon Carbide)是C元素和Si元素形成的化合物,目前已发现的碳化硅同质异型晶体结构有200多种,其中六方结构的4H型SiC(4H-SiC)具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势,是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料,也是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。"
传统的IGBT模块承受的最大电压是650V左右(耐高压高温的IGBT成本高昂),也是最近两年推出新车型的一个充电电压的上限。而SiC可以轻松承受超过2000V的高压和超过200摄氏度的高温,参数远远优于IGBT。
而对于电动车现有的电压平台,如果要升级高压平台,电驱系统的核心部件涉及到IGBT到SIC的转变。而大量的改变对于车企来说,一个是没有批量时对高额成本的考虑,一个是整体的电子电气架构工程设计变更的考虑。
这也是为什么800V快充虽然叫喊了好几年,但迟迟都没有普及到市场上的原因了。