800V高压平台能给用户带来什么?
新能源汽车,离和燃油车拥有相同的体验感究竟还差多远?目前纯电动车面临最大的难题就是用户补能焦虑;2021年,各家新能源企业纷纷将目光放在了800V高压平台,这个技术和趋势,能解决掉电动车用户的后顾之忧吗?
800V高压平台是什么?
目前消费者非常在意电动车的补能速度,而提到补能速度,其实就是我们平时说的充电速度,充电速度想要提升,就要提升整体的充电功率。
充电功率P=U×I
U是充电电压,I是充电电流,如果想要让充电速度变得更快,就要提升充电功率;如若保持电压和电流任意一项不变,就要提高另外一项参数,而高压平台就是在电压上提升,从而提升充电功率,实现充电加速。
这里也许会有小伙伴想问,为什么提升的是电压,而不是电流?
在之前讲述48V轻混的内容中介绍过,如果不提升电压,依靠提升电流来获取更大的功率,就要增加导线的宽度,会加速导线损耗,在电器架构中,导线耐久度关乎到系统的使用年限,故此,导线损耗也是要在电器架构中需要着重考虑的重点所在。
导线损耗=导线电阻×电流²
目前理论电流极限为500A,如果按照主流400V电压的情况下计算,最大功率为200kW;如果电流不变,依旧保持500A,电压从400V升级到800V,最大功率即可翻倍至400kW。假设,充电时无法保证长时间最大功率(SOC数值增高,会强制降低功率来减少损耗),充电的持续性功率也会提升,所以,充电速度提升是理所当然。
听到这里肯定有小伙伴也会说,日常用车时,多数都是使用私桩,根本没有那么大的充电功率,并且充电方便,充电速度快慢也没有那么关心;但如果有偶尔的长途驾驶需求时,提升充电速度会直接影响到高速充电以及在外补能时的体验感受,所以,消费者经常说:我可以不用,但你不能没有,这句话回答最合适。
800V高压平台使行业的影响
目前,很多消费者,尤其是对电动车有想法,还处于犹豫当中,多半都是因为听多了电动车的补能焦虑,而补能焦虑目前涉及到两方面。
第一方面,充电速度较慢,按照目前第三方充电桩最快的充电速度,从20%-80%充电大约时长为30分钟以上,而相较于传统燃油车的几分钟,差距还有一些悬殊;第二方面就是补能设施覆盖,因为燃油车历史发展时间较长,在补能建设覆盖上已经可以说是做到了“随处可见”的程度,新能源补能设施覆盖上,并未达到现阶段消费者心理预期;这两点都是消费者目前犹豫的最大原因。
先不谈论补能设施覆盖,因为在补能设计建设上,不管是第三方还是新能源企业自身,一直都在坚持不懈的积极建设,所以,补能设施覆盖 ,只是时间问题。
回到补能速度的进步问题上,800V高压平台带来最直观的变化就是,消费者在补能速度上有最直观的变化,有一句广告词特别火:“充电五分钟,通话两小时”,为什么这样的一句广告词可以引发行业的动荡,就是充电速度带给消费者的使用体验变化;假设电动车之前20%-80%充电时长为30分钟,在功率翻倍后,充电速度仅需15分钟,消费者的体验感一定会直线上升,故此,带来的变化,就是消费者对于新能源的接受度也会快速上升。
提到充电速度快速提升,消费者必然会关注一个问题,是否安全?
高压平台的推出对于电池模组必然时一个严峻考验,目前400V左右电压平台在车辆充电时的充电倍率为1C左右,提升至800V电压以后,充电倍率很有可能做到3C甚至更高;C指的是电池全部容量,如果需要1小时实现充电或放电,译为1C,如果是2C,则代表需要半个小时(不是2小时,反比关系),如果是3C,也就意味着1/3小时即可。
对于电压的大幅度提升,势必会影响锂电池的稳定性,面对持续的大功率充电时,很有可能会因为充电功率的提升,给电池带来发热和不稳定等安全隐患;在安全方面,为了应对高压充电带来的影响,在研发时也会做更多优化工作和流程,所以消费者还是可以完全放心,有关此方面内容,后面也会推出单独内容。
高压会威胁换电吗?
其实讲到这大家也会有疑问,高压平台如果成为下一个主流平台后,例如蔚来等拥有换电体系和研发的策略会受到影响吗?
目前来看,不会受到任何影响。前文提及过,充电功率即便是因为提升电压或电流达到一个非常可观的功率,但因为电池SOC的变化,充电过程中会自动变更充电最大功率,比如,在电池SOC达到80%时,充电功率会大幅度骤降,进行尾部涓流充电,所以,高功率充电更多只是针对电池SOC从20%到80%的过程当中,如果想要达到满电,依旧还是需要一定时间;而换电体系,电池在换电站内部已经完成充电过程,只需短暂的换电过程即可。
对于消费者而言,无论是提高充电功率还是拥有换电体系,固然多一条路多一个可能,这样,在用车过程中,多一种突发情况应急的可能,所以,即便是高压平台大面积推动,笔者认为,也不会影响到换电体系,二者共同发展,对消费者才更友好。
高压平台推进过程的难题
相信很多小伙伴会觉得,这么好的提升,为啥不赶快让消费者使用到?其实在提升电压以后,最重要的是车内很多的结构和用电器都要满足高电压的“适配”。
首先,车内的配套零部件要匹配电压翻倍带来的变化,电压平台升高就要面临全车所有电子电器架构都要重新基于高电压平台开发,目前大部分三电系统、车载充电机以及空调压缩机等都不是基于高电压平台发开。目前保时捷Taycan Turbo S就是基于800V高压平台打造,而为了快速生产下线,解决办法就是在内部增加了更多的高压转换模块,将400V和800V进行来回转变,从而实现目前的800V高电压策略。但这种方式绝非长远之计,所以,想要彻底进入高电压平台,就势必要整车内部重新基于高电压平台开发,这样也能保证车辆最优结构。
除了内部结构,在之前的内容聊过,关于电动车内部结构的功率模块,目前行业采用的绝大多数都是传统硅基IGBT,传统IGBT应对800V高压就显得有些力不从心,更多只能应对750V以下电压平台,所以就需要更好的替代品,碳化硅SiC就是目前行业公认的下一代功率模块材料,有关功率模块内容,可以点击后面文字链接跳转了解详情。(汽场文章链接)
总结
目前因为种种问题,800V高压平台离我们还有一段距离,不过保时捷Taycan Turbo S给行业开启了一个非常好的“头”,尽管ta采用了很多内部转换来实现,但对于行业来讲,已经找到了一个非常好的方向。
待800V甚至更高的高压平台应用和量产时,电动车行业将会迎来一个质的飞跃,在21年各大车展时,很多品牌已经立下了flag,未来的电动车,都可以充电五分钟,补能续航超过120+甚至200+公里,届时,配合更大覆盖的补能设施,很可能真的消除消费者的“补能焦虑”。