新浪新聞客戶端

最近,燃油車車主們感受到了雙重暴擊

最近,燃油車車主們感受到了雙重暴擊
2022年06月20日 22:55 界面新聞
圖片來源:圖蟲創意圖片來源:圖蟲創意

  最近,燃油車車主們感受到了雙重暴擊。

  6月15日零時,國內再次迎來了新一輪成品油調價,大部分地區95號汽油突破或逼近10元/升。

  不少電動車品牌還不忘火上澆油。

  小鵬汽車在其微信公眾號上,非常“溫馨”地提示:“95號汽油或將突破十元”,并加了句摘要——“幸虧我是加電的,省油100%”,大有挑釁的意味。

來源 / 小鵬汽車微信公眾號來源 / 小鵬汽車微信公眾號

  盡管省油,但電動車的缺點,一只手都數不完,最知名的Bug,應該算是充電難、充電慢。去年十一,“8小時車程電動車花了16小時”、“充電1小時排隊4小時”的新聞依舊歷歷在目。

  不過,最近有些車企跳出來說,“里程焦慮”已經解決了。

  小鵬汽車即將上市的新車G9,號稱能達到“充電5分鐘,續航200km+”的水平。已經上市的極狐阿爾法S全新HI版,據說充電10分鐘即可補充200公里的續航里程。

  這些能快速補能的電動車,都是因為搭載了一個黑科技——800V高壓平臺。

  2019年,高壓快充技術就已經來到了市場,當時保時捷率先量產800V高壓平臺電動車Taycan。在國內,車企也掀起了一輪800V平臺車型的發布熱潮,比亞迪、長城、廣汽、小鵬、極氪甚至是華為都在相繼推出或計劃推出800V平臺。

  2022年,不少搭載了800V平臺的車型開始量產上市。這個所謂的800V高壓平臺究竟是怎么一回事?人們能靠著這個平臺,擺脫“里程焦慮”嗎?

  什么是800V高壓平臺?

  很多人將電動車的充電方式與之前的手機行業類比。某種程度上來說,這也確實沒毛病。

  早些年,手機補能方式就是換電池,后來技術提高了,人們不用再摳電池,轉而采用大功率快充技術。

  現在的電動車行業也是按照這個思路發展的。一撥企業在拼命地建換電站,比如蔚來、吉利、長安、上汽等,最近寧德時代也加入了換電的隊伍。另一撥企業走的是大功率快充路線,也就是提高充電速度。

  我們學過初中物理的都知道,P(充電功率)=U(電壓)*I(電流)。在電池容量不變的情況下,要想提高充電功率,要么提高電流要么提高電壓。

  因此,大功率快充路線上,也分出兩個陣營,一個陣營在拼命提高電流,主要玩家就是特斯拉。

  從第一代超級快充進化到第三代超級快充,特斯拉超充樁的電流從250A提升至640A,超充功率也從100kW提升至250kW。這個充電效率,在行業里算是領先的。國家電網最常見的快充樁功率也不過60kW、120kW兩種,家用充電樁普遍功率為7kW左右。

  但是提升充電電流并不是那么容易的事兒,也不是所有人都能成為特斯拉。根據焦耳定律(Q=I2Rt),電流的提升將大幅增加充電過程中的熱量,對散熱要求很高。為此,特斯拉專門研發了高度集成的“電池熱管理系統”和“電池管理系統BMS”。

  并且,大電流充電樁極度依賴自建體系,推廣成本高。

  所以,國內的大部分車企,都選擇了另一條路,就是通過提高電壓來提高充電效率。

  當前主流新能源整車高壓電氣系統電壓范圍一般為230V-450V,取中間值400V,統稱之為400V系統。

  不過,這400V的高壓系統放到今天,明顯是不夠用了。基于這種電壓系統,充電功率最大的是特斯拉第三代超級充電樁,能夠做到15分鐘為車輛補充約250公里的續航里程。但是,要想把一輛特斯拉Model 3充滿,最快也得需要半個小時。

  于是,現在各個車企都在拼命提高整車高壓電氣系統的電壓,布局800V高壓快充平臺。在電流不變的情況下,電壓從400V提高到800V,充電功率顯然大大提高,充電時間也能大幅縮減。

  從理論上來說,依靠800V高壓快充,電動車有可能變得像燃油車一樣,補能只需幾分鐘,效率高還方便。

  從400V提升到800V,沒那么簡單

  但要想把電壓從400V升級到800V,不是說換個充電樁或者調整一下電壓這么簡單。

  理想汽車總裁沈亞楠在接受媒體采訪時指出:高電壓平臺牽扯到很多,比如電控,肯定是高電壓,碳化硅IGBT一定要用上,電機本身的設計也會有區別……整個行業產業鏈上的環節都要更新。

  原先,電動車上的零部件都是適配400V高壓系統的。

  以“功率器件”為例。我們初中物理學到過,電池輸出的是直流電,電機需要輸入的是交流電。想要讓二者無障礙協作,就需要“功率器件”作為轉換器,將直流電轉化為交流電。在400V的高壓平臺下,功率半導體的材料多為硅基IGBT,這種半導體能夠承受的極限電壓是650V,并且不耐高溫,熱損耗高。

  但800V電壓系統對功率半導體要求變得嚴苛起來。為了滿足800V高壓平臺的需求,車企需要把原先的硅基IGBT切換成碳化硅材料(也就是SiC)。以碳化硅為材料做出的功率半導體耐高壓,耐高溫,熱損耗低。

  這些功率器件大量存在于電動車的電機、電控、小三電(OBC、PDU 以及 DCDC)還有高壓快充的充電樁中。

  所以,在400V向800V電壓架構邁進的道路上,汽車上的大量零部件都需要重新適配替換。這對于所有車企來說,都是一個浩大的工程。

  除此之外,從400V的電壓提升至800V,對于電池也是一個巨大的挑戰。過高的充電電壓以及電流都會導致電池的穩定性降低,容易引發著火、爆炸等問題。因此,需要對電池的正極、負極、隔膜、電解液、電源管理系統等方方面面進行優化。

  最重要的是,從400V平臺架構升級800V平臺,對于車企來說,其實是一筆不小的開支。僅僅替換功率半導體本身就是一大筆錢。車內IGBT約占整車成本的7%-10%,是除電池以外成本第二高的元件。

  華創證券在其研報里就算了這樣一筆賬,把硅基功率器件替換成碳化硅材料后,成本比之前高出了2-3倍。

  攔路石還有很多

  盡管成本高,但高壓快充平臺能帶來足夠便捷、快速的充電形式,整個新能源汽車行業都在加速向800V高壓平臺躍進。

  目前,造車新勢力小鵬在2021年就推出了800V高壓快充,首款搭載了800V高壓平臺的車型——G9,在今年就能夠量產上市了。理想和蔚來布局得相對較晚,但也在計劃中。蔚來預計2024年會推出800V電壓平臺。

  傳統車企也不甘示弱,長城、比亞迪、廣汽、長安、東風旗下的嵐圖、吉利旗下的極氪也紛紛發布了自己的800V高壓平臺。

  在這些玩家中,華為的野心最大。2021年4月18日,華為發布了所謂的高壓平臺解決方案,并且制定了這樣的目標:到2025年將推出電壓平臺超1000V、功率600kW的快充方案,5分鐘即可實現30%-80%SOC充電性能。

  一位長期觀察高壓快充行業的分析師周鵬對深途指出:“目前來說,800V高壓系統幾乎沒有技術挑戰。”

  2019年,高壓快充技術就已經來到了市場,但是為什么直到2022年,搭載800V高壓平臺的車型才逐漸量產?

  “新車搭載著全新的電驅、電池,電驅電池是否足夠安全、穩定,其實是需要一個驗證周期。萬一產品不成熟,量產后需要大量召回,對于車企來說損失挺大的。”周鵬指出。

  除此之外,在周鵬看來,不少車企也在擔心,搭載著800V高壓平臺的車型,消費者愿不愿意買單。“所以大家都在摸著石頭過河,有些車企膽子比較大,會選擇率先開始量產。”

  而對于行業來說,800V高壓平臺能夠真正普及,還面臨著不少障礙。

  比如,碳化硅的供應本身就是一個問題。

  而且,碳化硅功率器件大量依靠海外市場。據Yole數據,2020年碳化硅功率器件市場中,海外公司ST、Cree、ROHM、Infineon、 Onsemi市占率分別為40.5%、14.9%、14.4%、13.3%、7.7%。

  在芯片供應鏈極端不穩定的當下,單靠國產的碳化硅功率器件遠遠無法滿足當前市場的需求。

  除此之外,超級快充也會對電池造成一定的傷害。清華大學教授歐陽明高就曾對媒體表示:“超級快充完全充滿,同時電池還需要具備安全性和長壽命,這是很難折衷的。”

  而且,目前市面上幾乎所有的充電樁,都不能適配800V高壓平臺。這也就意味著,要實現800V高壓快充,車企需要重新布局充電樁。比如,小鵬就表示為了配合800V的高壓平臺,將鋪設480kW高壓超充樁。

  “但不得不承認的是,800V高壓快充確實是一個趨勢,就我接觸到的每一家車企都要考慮布局這個平臺。”周鵬總結道:“但從實驗室到真正大規模普及,確實還有很多路要走。”

  應受訪者要求,文中周鵬為化名。

責任編輯:祝加貝

舉報郵箱:jubao@vip.sina.com

Copyright ? 1996-2022 SINA Corporation

All Rights Reserved 新浪公司 版權所有