百万级电动超跑的800V“门槛”

观点 | 2023-05-30| 23
百万级电动超跑的800V“门槛”

800V高压充电,被称为是电动汽车充电难的终极解决方案。

续航里程和充电问题一直以来都是电动汽车面临的重要难题,在过去的几年时间中,电动汽车产品的续航里程问题得到相对解决,续航500km以上的车型频频推出。此时,充电慢、充电难等成为摆在电动汽车面前最后的难题,同时也是百万级电动超跑必须面临的问题。

在电动汽车突破充电慢这一发展瓶颈的过程中,行业中相继给出了换电、快充等更快捷的补能方式。其中,800V高压充电凭借着充电10分钟、续航300公里的优势,很多车企开始广泛布局800V平台架构,其也有望成为未来电动汽车快充的主流路线。

虽然800V平台架构的应用已经相对普遍,但基于三电技术、零部件等因素,并非所有车企都能顺利使用。而百万级电动超跑作为电动汽车的技术先导,保时捷Taycan、路特斯等车型已经在800V高压充电方面有了相对成熟的运营经验和发展理论。

01 800V解决的“效率”命门

当前,新能源汽车已经成为行业发展的主要趋势,2022年全球电动汽车销量达到创纪录的1000万辆,目前这一数字和其在全球汽车市场中的占比还在不断扩大。在此形势下,阻碍电动汽车发展的充电效率问题亟待解决。

一方面是电动汽车本身存在充电慢的问题,另外随着汽车续航的增加,电量越来越高,充电时间也在增长。据了解,纯电车型的带电量已经从2020年的48度升至2022年的50度。从充电补能的角度来说,汽车要提高充电速度,实质上就是提高充电功率,而根据电功率公式 P=UI,提高充电功率只能通过提高电流或电压两种方式。

基于国标规定限,最大电流输出为250A,400V 电压下充电功率不超 100kW。另外,车企可通过自建充电桩的方式进行提升输出电流,特斯拉就是其中之一,其第三代峰值工作电流超过了600A,超充功率提升到了250kW,预计第四代超级快充的功率将达到350kW。

虽然提升电流就能提升功率,但不可忽略的是电流的提升将引起电池包热量的增加,从而对电池的热管理系统及线束提出了更高的要求。否则在热量损失的因素下,峰值功率最多可在充电30%左右后将有所下滑。另外,如果电动汽车要增大电流就必须要加粗电线横截面,这将成大成都上影响车辆布线。

相比之下,很多车企则选择了将电压从400V提高到800V,那在250A电流的 国标电流限制下,输出功率则可提升至200kW,这也将大幅缩短充电时长。更为重要的是,在输出功率相同的情况下,电压的提升会降低输出电流,这意味着高电压平台亦可降低能量损耗。

当然,在800V 高压模式充电一段时间后,最大功率也会有所下滑,但它一般会支持30%-80%充电时段中。相比提升电流而言,800V高压模式可支持更长时间的快充。另外,在高压低电流的模式中,汽车线束的截面积可以相应减小,这样可在降低线束成本的同时减轻整车重量。

综合而言,800V高压充电才是提升充电功率过程中最完美的解决方法。

02 被碾压的保时捷

基于对充电效率的提升,车企看到了800V高压充电的优势。事实上,早在2019 年时,保时捷就发布了全球首款搭载 800V 高压平台的纯电动汽车Taycan,一次打开了800V 高压平台在汽车市场中的使用。

据了解,虽然当时保时捷率先实现了800V 高压平台的顺利应用,也以此带动了小鹏、现代、极氪等车企布局该领域,但不得不承认,Taycan的三电系统在设计时并没有完全实现800V系统的整体使用,而是在不同区域进行了包括800V(动力电池)、400V、48V和12V(LFP电池)的不同使用。

例如在空调压缩机上,Taycan使用的是400V电压,这就需要DCDC转换器在从中进行800V到400V的转换。与之相类似,Taycan同样需要对12VLFP电池、48V的负载进行协调处理。从这个角度来看,Taycan顶着800V高压系统的名号,但很多元器件并不使用800V。对此,当时有分析人士提出Taycan为了凭借800V高压系统进入市场,只是通过线路改变,元器件的增加进行电压转换,但并没有基于800V高压系统进行整体的研发设计。

另外在充电方面,由于保时捷此前并没有自建充电网络,而行业主流纯电动汽车都采用400V平台,直流快充电压也在400V左右,因此Taycan充电是根本无法达平台所需求的800V。为了解决400V充电桩问题,Taycan还额外搭载了一台直流OBC,将电压升至800V后再对电池充电,这无疑再次增加了汽车的零部件设计。撇除400V充电桩的因素外,保时捷基于国标的800V充电桩,目前可实现200kW的最大充电功率。

相比之下,虽然路特斯Eletre推出的时间略晚,但在800V高压系统的设计上是完全与保时捷Taycan不同的。换句话说,基于正向开发的路特斯Eletre推出的 800V高压系统,基本包含了所有用电零部件的额定工作电压都可以达到800V左右的水平,这就意味着Eletre最大程度上适配了800V高压充电,而无需增加多余的元器件。

基于这一前提,路特斯还拥有直流超充桩,可支持最大600A的电流输出,配合800V高压系统,可实现20分钟将电量从0充至 80%,充电5分钟,续航150km,同时充电功率最大为420kW,远远超过了保时捷Taycan。

保时捷Taycan和路特斯Eletre同属于百万级电动超跑,他们在市场中的定位也几乎处在统一等级上,但从800V 高压平台的使用上,路特斯Eletre的指标几乎完全领先于保时捷Taycan,成为了百万级电动超跑在800V 高压平台领域的新代表。

03 “800V”是百万级电动超跑的必经之路

根据相关机构测算数据显示,一辆电动汽车在800V平台下100kWh的电池最高可减重达25kg。对于一辆汽车而言,如此明显的减重效果势必会提升汽车的动力性能。

相比一般的汽车产品,超跑更加强调轻量化。作为一辆百万级电动超跑,路特斯Eletre不仅在产品设计上遵循轻量化原则,800V架构的应用也会在降低重量的同提升动力水平。从这个角度来说,800V架构也是未来电动超跑的一种必然发展趋势。

另外,可以发现当前汽车市场中布局并使用800V架构的汽车产品有一个普遍规律,他们的价格一般在三四十万以上,甚至会接近百万。在此背后,有分析指出该架构的使用会让单车价值提升40%左右,其中包括800V高压架构装配的耐压等级更高的薄膜电容器,高耐压电容器等零部件。基于此,路特斯Eletre等百万级电动超跑拥有百万级的价值,在电池领域也应该搭载800V充电架构。

在产品技术方面,800V架构在逐步成为百万级电动超跑的必备条件之一。更为重要的是,对于百万电动汽车的产品用户而言,他们一般是社会精英人士,对于时间、作息的把控较强,且他们追求更加便捷、高效的充电体验。但百万级电动超跑的带电量本身较大,从这个层面来说,这类用户对超快充的需求更为强烈。

按照电动汽车市场的发展趋势,在未来两到三年的时间中,预计搭载800V架构的新能源汽车将接近百万辆,以800V架构为代表的高压快充将成为实现快充的方式,尤其会受到越来越多百万级电动超跑品牌的青睐。

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