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2023-01-31
電動(dòng)車800V高壓平臺(tái)，中國能否后來居上？
更新時(shí)間：2023-01-13 15:08:09作者：智慧百科
（文/潘昱辰 編輯/周遠(yuǎn)方）
2019年9月，保時(shí)捷率先發(fā)布全球首款800V高壓平臺(tái)車型Taycan，在800V平臺(tái)的助力下，充電功率提升至350kW，將電池電量從5%充至80%僅需23分鐘，一時(shí)技驚四座。
然而，當(dāng)時(shí)的800V供應(yīng)鏈并沒有準(zhǔn)備好。Taycan不得不同時(shí)使用800V和400V平臺(tái)，以空調(diào)壓縮機(jī)來說，由于當(dāng)時(shí)市面上只有400V產(chǎn)品，保時(shí)捷不得不配備800V轉(zhuǎn)400V的轉(zhuǎn)化器用于供電，額外搭載一臺(tái)直流車載充電泵，將400V的充電樁輸出電壓升壓至800V后，再對電池進(jìn)行充電。
今年8月，小鵬發(fā)布G9國內(nèi)首款基于800V高壓SiC平臺(tái)的量產(chǎn)車，國內(nèi)比亞迪、吉利、長城、零跑等一眾車企也相繼在這兩年發(fā)布800V技術(shù)的布局規(guī)劃。
這背后，是中國電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈的完善和成熟。
1月6日，美的新能源板塊的威靈汽車部件安慶新能源汽車零部件戰(zhàn)略新基地一期正式投產(chǎn)。計(jì)劃完成每年100萬臺(tái)電動(dòng)壓縮機(jī)、120萬臺(tái)EPS轉(zhuǎn)向電機(jī)、20萬臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的產(chǎn)量目標(biāo)。其中，全球首款800V碳化硅（SiC）12000rpm高轉(zhuǎn)速電動(dòng)壓縮機(jī)被威靈視為重點(diǎn)產(chǎn)品。此外，使用CO2環(huán)保冷媒的800V電動(dòng)壓縮機(jī)、800V扁線油冷驅(qū)動(dòng)電機(jī)等產(chǎn)品也將在今年進(jìn)入量產(chǎn)階段。
“Taycan是全球第一款800V產(chǎn)品，但是他用的壓縮機(jī)是400V的，因?yàn)闆]得選?！泵赖耐`總經(jīng)理陳金濤在接受觀察者網(wǎng)采訪時(shí)表示，“800V壓縮機(jī)沒有這么簡單，其核心痛點(diǎn)是要解決客戶快充時(shí)和正常行駛時(shí)的矛盾?！?/p>
保時(shí)捷Taycan 圖片來源：foothrottle
800V成“香餑餑”
隨著中國新能源汽車市場規(guī)模的極速膨脹，近一兩年800V技術(shù)同樣發(fā)生井噴式擴(kuò)張，更被中國汽車工程學(xué)會(huì)列為2022年度的中國汽車技術(shù)十大趨勢之一。多家傳統(tǒng)車企也隨之發(fā)布了800V技術(shù)的布局規(guī)劃。
800V何以成為技術(shù)大趨勢？
充電慢、充電難，一直是影響著消費(fèi)者選擇新能源汽車的核心因素。近年來，主機(jī)廠和電池供應(yīng)商一直基于提升電池能量密度提升電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程，超過600km的純電動(dòng)車已不再鮮見，然而，真正制約電動(dòng)車的補(bǔ)能問題，仍未能得到根本性解決。
汽車充電功率的大小決定了充電時(shí)間的長短。根據(jù)電功率公式P=UI，若要提升功率，則需提升電流或電壓。
德邦證券研報(bào)認(rèn)為，相比增大電流，增大電壓的方案更具優(yōu)勢。除功率損耗更小、產(chǎn)生熱能相對較小外，高電壓方案在結(jié)構(gòu)上僅需調(diào)整電芯串并聯(lián)的方式，而要增大電流則必需更大的電線橫截面，從而影響車輛布線。
由此，為順應(yīng)用戶的實(shí)際需求，搭載高電壓平臺(tái)的超級充電樁順勢誕生。在現(xiàn)時(shí)期普遍采用的400V電壓平臺(tái)上，目前功率最大的是特斯拉第三代超級充電樁，其最大功率達(dá)到250kW，充電5分鐘即可增加150km的續(xù)航里程。
特斯拉超級充電樁 圖片來源：視覺中國
而要將功率提升至更大，則需進(jìn)一步提升電壓，800V高壓系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
申港證券研報(bào)顯示，與400V平臺(tái)相比，在充電功率相同的情況下，800V高壓快充架構(gòu)下的高壓線束直徑更小，相應(yīng)成本更低，電池的散熱更少，熱管理的難度也較低，整體電池成本更優(yōu)。此外根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Future eDrive Technologies的測算，800V平臺(tái)下電量達(dá)100kWh的電池，有望減重25kg。
不過作為剛剛起步的新興技術(shù)，800V平臺(tái)的推廣仍有諸多難題尚待克服。電壓的提升，意味著電池材料和零部件將面臨更大的壓力。在材料方面，過高的電壓將導(dǎo)致電極材料和電解液的穩(wěn)定性降低；在電驅(qū)方面，高電壓會(huì)對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離帶來更大挑戰(zhàn)，進(jìn)而影響零部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。
因此，為保證高壓平臺(tái)的正常運(yùn)作，從400V升級到800V，主要是電池材料升級和零部件升級。
在此背景下，采用碳化硅（SiC）材料的第三代半導(dǎo)體逐漸登上舞臺(tái)。三安光電總經(jīng)理陳昭亮指出，當(dāng)前車規(guī)級IGBT的耐壓等級通常為600-750V，且尺寸偏大，對整車輕量化與電氣化不利；與之相比，SiC具有高耐壓、低導(dǎo)通損耗、低開關(guān)損耗等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于800V可以大幅提升電驅(qū)效率，降低整車能耗，具有不可替代的優(yōu)勢。
目前，全球有超過20家汽車廠商在車載充電系統(tǒng)中使用SiC器件。除主逆變器外，車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器以及充電樁對SiC器件也有較強(qiáng)需求。
陳昭亮認(rèn)為，隨著800V高壓平臺(tái)的推廣普及，將帶動(dòng)SiC需求猛增。根據(jù)SiC半導(dǎo)體巨頭Wolfspeed的預(yù)測，到2026年，逆變器應(yīng)用將占汽車SiC器件市場的80%以上，是其中最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域。而根據(jù)歐洲知名半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)Yole的預(yù)測，到2027年，SiC器件市場將從2021年的10億美元規(guī)模，增長到60億美元以上。
碳化硅晶圓襯底 圖片來源：天岳先進(jìn)
不過在汽車電子資深工程師朱玉龍看來，目前SiC的推廣應(yīng)用仍存在兩方面痛點(diǎn)，其一是供應(yīng)端的可靠性，其二則是價(jià)格問題?，F(xiàn)階段，SiC器件的價(jià)格約為同級別IGBT的8倍以上。
申港證券研報(bào)則認(rèn)為，目前SiC器件正開始進(jìn)入范圍應(yīng)用，在供求關(guān)系下價(jià)格確實(shí)較高，導(dǎo)致單車成本上漲。但另一方面，考慮到使用SiC器件的800V系統(tǒng)能夠增加汽車?yán)m(xù)航里程、降低電池成本，從而與本身的SiC成本相抵消之后，單車成本有所下降。從長期看，SiC器件的價(jià)格將逐漸下探。方面國內(nèi)部分廠商已經(jīng)成功布局SiC器件領(lǐng)域，國內(nèi)廠商有可能實(shí)現(xiàn)彎道超車，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。
“新手”能否后來居上？
總得來看，無論800V還是SiC器件的推廣應(yīng)用，都離不開規(guī)模龐大的新能源汽車市場和補(bǔ)能設(shè)施布局。而中國新能源汽車市場的體量優(yōu)勢，有望成為800V技術(shù)“中國模式”后來居上的契機(jī)。
在政策與市場的雙重支持下，通過十余年積累，中國已連續(xù)8年成為全球最大的新能源汽車市場。而根據(jù)中國充電聯(lián)盟發(fā)布的2022年全國電動(dòng)汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行情況，去年全年中國充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為259.3萬臺(tái)，其中公共充電樁增量同比上漲91.6%。全年公共充電站增量為3.7萬座，保有量為11.1萬座。預(yù)計(jì)2023年將新增97.5萬臺(tái)公共充電樁。
這一系列宏觀優(yōu)勢，為800V平臺(tái)等新興補(bǔ)能技術(shù)在中國的后來居上奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
近一兩年來，比亞迪、吉利、長城、小鵬、零跑等相繼發(fā)布了800V技術(shù)的布局規(guī)劃，并有多家車企將SiC器件應(yīng)用于新車型中。如比亞迪自主研發(fā)的SiC模塊，已經(jīng)應(yīng)用于漢EV等旗艦車型。
數(shù)據(jù)來源：申港證券研報(bào)
作為頭號制造業(yè)風(fēng)口，新能源汽車市場的持續(xù)火熱，賽道本已十分擁擠，其中不乏來自其他領(lǐng)域的跨界選手。 剛剛奠基安慶工廠的美的威靈，就是其中之一。
與相對成熟的汽車供應(yīng)鏈企業(yè)相比，美的威靈似乎只是新手。但在美的威靈總經(jīng)理陳金濤看來，羅馬非一日建成，能夠量產(chǎn)12000rpm高轉(zhuǎn)速電動(dòng)壓縮機(jī)這樣的產(chǎn)品，威靈汽車也絕非趕鴨子上架，而是提前幾年開始布局規(guī)劃，并看到了行業(yè)發(fā)展的趨勢和客戶痛點(diǎn)所在。
陳金濤表示，800V壓縮機(jī)的核心痛點(diǎn)是解決客戶快充和客戶正常行駛矛盾的問題，威靈沒有采用大排量壓縮機(jī)來解決電池包制冷難題，而是通過提高轉(zhuǎn)速來達(dá)到壓縮機(jī)在超速時(shí)的制冷問題，從8600轉(zhuǎn)提高到12000轉(zhuǎn)，才能做到不影響用戶正常行駛時(shí)候的舒適性，也不影響整車重量以及安裝空間的要求。
當(dāng)下，威靈的產(chǎn)品主要配套理想、小鵬、蔚來、高合、問界等市場主流電動(dòng)車企業(yè)，壓縮機(jī)交付量達(dá)6萬多臺(tái)，且主要應(yīng)用于25萬元以上的高端車型。但陳金濤坦言，威靈在10萬、15萬元價(jià)格區(qū)間的車型的占有率還有所不足，因而今年需要不斷擴(kuò)產(chǎn)新產(chǎn)品，從中高端客戶向量大面廣的客戶拓展。
目前，新能源汽車業(yè)務(wù)已被美的視為公司的“第二引擎”。除了新能源車核心部件外，美的新能源版圖還覆蓋了美的工業(yè)技術(shù)旗下的威靈汽車部件、合康新能、科陸電子，美的樓宇科技iBUILDING綜合能源數(shù)字化管理體系，美云智數(shù)SCADA能源管理平臺(tái)等。
為提升新能源車核心零部件技術(shù)能力，除本次投產(chǎn)的威靈安慶基地外，威靈還在上海、安徽合肥、廣東順德、日本大阪和英國謝菲爾德大學(xué)布局了研發(fā)中心與合作機(jī)構(gòu)。
美的威靈安慶基地 圖片來源：美的威靈
“在更多消費(fèi)者的眼里，美的是做家電的，是一個(gè)ToC品牌。我們既要維持家電行業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)要加大向ToB產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型?！泵赖募瘓F(tuán)副總裁、美的工業(yè)技術(shù)總裁伏擁軍在接受采訪時(shí)表示，從家電行業(yè)跨界進(jìn)入汽車行業(yè)，美的為團(tuán)隊(duì)提出了非常高的要求。
“企業(yè)必須跨界。有百年的企業(yè)，沒有百年不變的產(chǎn)業(yè)?！彼赋觯虼笃髽I(yè)不會(huì)只在一條產(chǎn)業(yè)線或者一個(gè)領(lǐng)域去做。并且，如今的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也與50年前完全不同，只有時(shí)代能決定怎樣的產(chǎn)業(yè)會(huì)有比較大的發(fā)展空間。
在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域，尤其是核心零部件，中外的差距還是非常大的。不管是中國主機(jī)廠還是供應(yīng)鏈企業(yè)，都看到了新能源時(shí)代的機(jī)遇，中國的企業(yè)正在迎頭趕上。
“有技術(shù)難度，也有制造難度，這兩個(gè)難度合在一起，就是我們和國外的差距?！标惤饾f道，“在新能源領(lǐng)域，中國企業(yè)近年來不是小步快跑，而是大幅躍升。尤其在當(dāng)前的國際環(huán)境下，國產(chǎn)化率提升的速度比很多人想像的要快的多。未來，無論是新能源車還是零部件，中國的出口都會(huì)快速提升，這也是大勢所趨?！?/p>
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