锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

通用汽车公司的副总裁曾经说过： “电动汽车用户正在寻求更长的续航里程，而碳化硅被视为电力电子设计的重要材料”。

碳化硅的兴起与电动汽车的800V高压平台系统相得益彰。在800V高压平台的火热趋势下，预计未来几年，随着800V平台的大规模部署，碳化硅功率元件将进入快速爆发阶段。

 

为什么电动汽车需要800V的电压

无论是十大动力电池公司还是车主，”充电5分钟，续航200公里 “的效果是一个梦想。为了实现这一效果，必须解决两大问题：

一是大力提高充电性能，快速提高电池的充电速度
二是提高整车的运行效率，在同等电量下延长行驶里程。

在这里，我们可以用初中的物理知识来简单理解： P=UI。所以如果你想提高功率，有两种方法，一是增加电流，二是增加电压。

大电流会导致充电枪、电缆和动力电池核心部件的高热损耗，而且理论上限不大。因此，增加电流并不是一个好的解决方案。

 

 

那么，提高电压呢？

在系统电流不变的情况下，充电功率会随着系统电压的提高而翻倍，也就是说，充电峰值速度会翻倍，充电时间也会大大缩短。另外，在相同的充电功率下，当电压较高时，电流可以减少，而且导线没有那么粗，导线的电阻热能消耗也会减少。

因此，如果同时使用原来400V的充电线尺寸，就可以提高充电功率。这意味着，在800V平台下，可以使用更细的充电线。

800V高压模式快充支持30%-80%SOC的最大功率充电，而低压大电流模式只能在10%-20%SOC时进行最大功率充电，在其他区域充电功率下降非常快。可以看出，800V高压模式可以支持更长时间的快速充电。

 

 

车辆的运行效率越高，意味着在电流不变的情况下，电池电压越高，电机的功率越大，电机驱动的效率也越高。

因此，800V高压平台容易实现高功率和高扭矩，以及更好的加速性能。虽然说800V给电动汽车带来的能量补充效率的提高是质的提高，但800V推广的最大障碍之一是成本。

 

为什么说是成本问题

我们可以从后面推到前面。如果电动汽车架构升级到800V，那么其高压部件的标准也会相应提高，逆变器也会从传统的IGBT器件更换为SiC材料的MOSFET器件。逆变器本身的成本仅次于电池的组件。如果将其升级为SiC，成本将再提高一个层次。

然而，碳化硅的应用一般不只考虑功率器件的成本，更重要的是考虑整个车辆成本的变化。因此，在 “碳化硅带来的成本节约 “和 “其本身的高成本 “之间找到平衡点是非常重要的。

谈到SiC，第一个尝试的是特斯拉。

 

 

2018年，特斯拉在Model 3中首次用碳化硅模块取代了IGBT模块。在相同的功率水平下，碳化硅模块的封装尺寸明显小于硅模块，开关损耗减少75%。此外，转换后，通过使用碳化硅模块代替IGBT模块，系统效率可提高约5%。

从成本方面来看，更换成本增加了近1500元。但是，由于整车效率的提高，电池的装机容量减少了，电池端的成本也就节省了。

这是特斯拉的一场豪赌，由于其巨大的市场销量，特斯拉将成本拉平了。特斯拉也通过这场赌博率先占领了400V电池系统的技术和市场。

 

800V平台将带来哪些变化

在800V方面，保时捷作为第一个吃螃蟹的人，在2019年推出的纯电动Taycan跑车上安装了800V系统，掀起了一波电动车800V高压架构的军备竞赛。

从保时捷方面分析成本是很不合适的。毕竟，他们注重的是豪华车效应，讲究的是品牌溢价。

但在技术的开发和应用上，这是一个影响整个汽车配件的大项目。例如，在800V高压充电下，电池组的电压也要相对提高到800V，否则会因充电电流过大而烧毁。这需要考虑到哪个电池的电压最高。

 

 

此外，它不仅涉及充电系统，还涉及电池系统、电力驱动系统、高压附件和线束系统，影响到车辆的启动、行驶和空调的使用。

最初的Taycan并没有拿出完全由800V电器组成的电压平台。保时捷找不到工作电压为800V的空调压缩机，而是通过DCDC转换器整合了400V和800V的两个高压系统。而且在电池的快速充电速度方面也做出了一些妥协和让步。

 

鸡和蛋–哪个先来

在落地层面，对于厂商来说，在没有配套基础设施的情况下推出高压平台的产品，仍然会让用户面临充电困难的问题。
而 “先有鸡还是先有蛋 “的问题也演变成了 “车等桩 “或 “桩等车 “的问题。

在800V的背景下，现有的充电桩应该进行升级改造。与以前的普通充电桩相比，800V大功率充电桩的成本至少增加了一倍，甚至达到2~3倍。
对于低端车型来说，车载800V大功率充电桩的分布将大大降低其价格竞争力。

其次，超高的充电功率对电网是一个巨大的挑战。能否大规模推广还取决于电网的基础设施能力。

不过，对于中国的充电桩运营商来说，大功率快速充电也有助于提高盈利能力。当汽车公司争相部署800V技术架构时，与之相适应的高压大功率充电桩的数量也会同步增加。

 

 

此外，一些车企也推出了自己的充电桩铺设，也就是所谓的自营过充。

比如特斯拉的超级充电网络，小鹏汽车也提出了自建480kW高压超级充电桩的计划，并创新性地将800V快速充电与储能系统相结合。

为了将800V产品从概念变成现实，需要解决基础设施方面的实际问题，如大功率的充电桩和电网基础设施能力。充电的另一个解决方案是交换电池，但许多国家的电池交换站商业模式尚未成熟。

 

结论

此外，电池的短缺也会产生一定的影响。800V车型的大规模、大范围保障需要碳化硅的稳定供应。碳化硅的应用需要考虑技术升级和市场效应，在短时间内不会完成对硅基IGBT的替代。

但随着800V的出现，不仅仅是逆变器。汽车充电器、DC/DC转换器和充电桩对SiC也有强烈的需求。预计SiC器件市场将从2021年的10亿美元业务增长到2027年的60亿美元以上。

 

 

800V电气架构升级是一个长期趋势，SiC受益最大。其他部件顺利升级，SiC器件也有望出现。最后，随着补能基础设施的实施，800V高压架构是最终的完整体，可以真正达到800V的元年。