文|汽車預言家
800V高壓充電,被稱為是電動汽車充電難的終極解決方案。
續航里程和充電問題一直以來都是電動汽車面臨的重要難題,在過去的幾年時間中,電動汽車產品的續航里程問題得到相對解決,續航500km以上的車型頻頻推出。此時,充電慢、充電難等成為擺在電動汽車面前最后的難題,同時也是百萬級電動超跑必須面臨的問題。
在電動汽車突破充電慢這一發展瓶頸的過程中,行業中相繼給出了換電、快充等更快捷的補能方式。其中,800V高壓充電憑借著充電10分鐘、續航300公里的優勢,很多車企開始廣泛布局800V平臺架構,其也有望成為未來電動汽車快充的主流路線。
雖然800V平臺架構的應用已經相對普遍,但基于三電技術、零部件等因素,并非所有車企都能順利使用。而百萬級電動超跑作為電動汽車的技術先導,保時捷Taycan、路特斯等車型已經在800V高壓充電方面有了相對成熟的運營經驗和發展理論。
01 800V解決的“效率”命門
當前,新能源汽車已經成為行業發展的主要趨勢,2022年全球電動汽車銷量達到創紀錄的1000萬輛,目前這一數字和其在全球汽車市場中的占比還在不斷擴大。在此形勢下,阻礙電動汽車發展的充電效率問題亟待解決。
一方面是電動汽車本身存在充電慢的問題,另外隨著汽車續航的增加,電量越來越高,充電時間也在增長。據了解,純電車型的帶電量已經從2020年的48度升至2022年的50度。從充電補能的角度來說,汽車要提高充電速度,實質上就是提高充電功率,而根據電功率公式 P=UI,提高充電功率只能通過提高電流或電壓兩種方式。
基于國標規定限,最大電流輸出為250A,400V 電壓下充電功率不超 100kW。另外,車企可通過自建充電樁的方式進行提升輸出電流,特斯拉就是其中之一,其第三代峰值工作電流超過了600A,超充功率提升到了250kW,預計第四代超級快充的功率將達到350kW。
雖然提升電流就能提升功率,但不可忽略的是電流的提升將引起電池包熱量的增加,從而對電池的熱管理系統及線束提出了更高的要求。否則在熱量損失的因素下,峰值功率最多可在充電30%左右后將有所下滑。另外,如果電動汽車要增大電流就必須要加粗電線橫截面,這將成大成都上影響車輛布線。
相比之下,很多車企則選擇了將電壓從400V提高到800V,那在250A電流的 國標電流限制下,輸出功率則可提升至200kW,這也將大幅縮短充電時長。更為重要的是,在輸出功率相同的情況下,電壓的提升會降低輸出電流,這意味著高電壓平臺亦可降低能量損耗。
當然,在800V 高壓模式充電一段時間后,最大功率也會有所下滑,但它一般會支持30%-80%充電時段中。相比提升電流而言,800V高壓模式可支持更長時間的快充。另外,在高壓低電流的模式中,汽車線束的截面積可以相應減小,這樣可在降低線束成本的同時減輕整車重量。
綜合而言,800V高壓充電才是提升充電功率過程中最完美的解決方法。
02 被碾壓的保時捷
基于對充電效率的提升,車企看到了800V高壓充電的優勢。事實上,早在2019 年時,保時捷就發布了全球首款搭載 800V 高壓平臺的純電動汽車Taycan,一次打開了800V 高壓平臺在汽車市場中的使用。
據了解,雖然當時保時捷率先實現了800V 高壓平臺的順利應用,也以此帶動了小鵬、現代、極氪等車企布局該領域,但不得不承認,Taycan的三電系統在設計時并沒有完全實現800V系統的整體使用,而是在不同區域進行了包括800V(動力電池)、400V、48V和12V(LFP電池)的不同使用。
例如在空調壓縮機上,Taycan使用的是400V電壓,這就需要DCDC轉換器在從中進行800V到400V的轉換。與之相類似,Taycan同樣需要對12VLFP電池、48V的負載進行協調處理。從這個角度來看,Taycan頂著800V高壓系統的名號,但很多元器件并不使用800V。對此,當時有分析人士提出Taycan為了憑借800V高壓系統進入市場,只是通過線路改變,元器件的增加進行電壓轉換,但并沒有基于800V高壓系統進行整體的研發設計。
另外在充電方面,由于保時捷此前并沒有自建充電網絡,而行業主流純電動汽車都采用400V平臺,直流快充電壓也在400V左右,因此Taycan充電是根本無法達平臺所需求的800V。為了解決400V充電樁問題,Taycan還額外搭載了一臺直流OBC,將電壓升至800V后再對電池充電,這無疑再次增加了汽車的零部件設計。撇除400V充電樁的因素外,保時捷基于國標的800V充電樁,目前可實現200kW的最大充電功率。
相比之下,雖然路特斯Eletre推出的時間略晚,但在800V高壓系統的設計上是完全與保時捷Taycan不同的。換句話說,基于正向開發的路特斯Eletre推出的 800V高壓系統,基本包含了所有用電零部件的額定工作電壓都可以達到800V左右的水平,這就意味著Eletre最大程度上適配了800V高壓充電,而無需增加多余的元器件。
基于這一前提,路特斯還擁有直流超充樁,可支持最大600A的電流輸出,配合800V高壓系統,可實現20分鐘將電量從0充至 80%,充電5分鐘,續航150km,同時充電功率最大為420kW,遠遠超過了保時捷Taycan。
保時捷Taycan和路特斯Eletre同屬于百萬級電動超跑,他們在市場中的定位也幾乎處在統一等級上,但從800V 高壓平臺的使用上,路特斯Eletre的指標幾乎完全領先于保時捷Taycan,成為了百萬級電動超跑在800V 高壓平臺領域的新代表。
03 “800V”是百萬級電動超跑的必經之路
根據相關機構測算數據顯示,一輛電動汽車在800V平臺下100kWh的電池最高可減重達25kg。對于一輛汽車而言,如此明顯的減重效果勢必會提升汽車的動力性能。
相比一般的汽車產品,超跑更加強調輕量化。作為一輛百萬級電動超跑,路特斯Eletre不僅在產品設計上遵循輕量化原則,800V架構的應用也會在降低重量的同提升動力水平。從這個角度來說,800V架構也是未來電動超跑的一種必然發展趨勢。
另外,可以發現當前汽車市場中布局并使用800V架構的汽車產品有一個普遍規律,他們的價格一般在三四十萬以上,甚至會接近百萬。在此背后,有分析指出該架構的使用會讓單車價值提升40%左右,其中包括800V高壓架構裝配的耐壓等級更高的薄膜電容器,高耐壓電容器等零部件。基于此,路特斯Eletre等百萬級電動超跑擁有百萬級的價值,在電池領域也應該搭載800V充電架構。
在產品技術方面,800V架構在逐步成為百萬級電動超跑的必備條件之一。更為重要的是,對于百萬電動汽車的產品用戶而言,他們一般是社會精英人士,對于時間、作息的把控較強,且他們追求更加便捷、高效的充電體驗。但百萬級電動超跑的帶電量本身較大,從這個層面來說,這類用戶對超快充的需求更為強烈。
按照電動汽車市場的發展趨勢,在未來兩到三年的時間中,預計搭載800V架構的新能源汽車將接近百萬輛,以800V架構為代表的高壓快充將成為實現快充的方式,尤其會受到越來越多百萬級電動超跑品牌的青睞。