[汽車之家 電動車技術(shù)] 電動車會取代燃油車嗎?電動車什么時候能像燃油車一樣便利,?雖然在動力,、噪音、使用成本等方面電動車已經(jīng)甩開燃油車一個身位,,隨著續(xù)航超過1000km的車型陸續(xù)亮相續(xù)航焦慮也得到了很大程度的緩解,,但充電慢、充電難依舊是電動車無法顛覆燃油車的“阿喀琉斯之踵”,。為了解決這一問題,,高電壓平臺技術(shù)和與之配套的超級充電樁是目前最被看好的解決方案之一。那么,,電壓平臺升高的量變?nèi)绾问闺妱榆噷崿F(xiàn)便利性媲美燃油車的質(zhì)變,,距離這一技術(shù)的廣泛應用又還有多長的路要走呢,?
堪稱電動車領(lǐng)域的“新基建”
受限于硅基IGBT功率元器件的耐壓能力,之前電動車高壓系統(tǒng)普遍采用的是400V電壓平臺,�,;谠撾妷浩脚_的充電樁中,充電功率最大的是特斯拉第三代超級充電樁,,達到了250kW,,工作電流的峰值接近600A。如果想要進一步提高充電功率,、縮短充電時間,,就需要將電壓平臺從400V提升到800V、1000V甚至更高的水平,,來實現(xiàn)高壓系統(tǒng)的擴容,。
800V電壓平臺搭配350kW超級充電樁所能實現(xiàn)的充電速度,不僅比目前常見的120kW直流快充樁要快上很多,,更逐步接近傳統(tǒng)燃油車在加油站加油的使用體驗了,,尤其對于沒有家用充電樁安裝條件、充電依賴公共充電設施的用戶來說是一大利好,。而根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,,在我國超級充電樁國標落地后,充電樁的最大充電功率有望達到600kW以上,,“充電五分鐘,、續(xù)航200公里”也將從一句玩笑變成現(xiàn)實。到那時,,你還會擔心電動車的充電問題嗎,?
與此同時,在用電功率相同的前提下,,電壓等級的提高還將減小高壓線束上傳輸?shù)碾娏�,,這將縮減高壓線束的截面積,達到降低線束重量,、節(jié)省安裝空間的效果。
結(jié)果很簡單但過程很復雜
雖然從實現(xiàn)的功能上來說,,高電壓平臺技術(shù)看起來并不復雜,,只是升高了整車的電壓。但對于技術(shù)的開發(fā)和應用,,卻是“牽一發(fā)而動全身”的大工程,。
目前主流的動力電池包,已經(jīng)能夠支持2C充電倍率(充電倍率是充電快慢的一種量度,,充電倍率=充電電流/電池額定容量),,通過電解液添加劑,、各向同性石墨、石墨烯等材料的使用,,可以一定程度上提升電池材料的電導率,,改善高電壓下三元材料的穩(wěn)定性。但這些方案并不能從根本上避免副反應的發(fā)生,,如果想要實現(xiàn)4C甚至6C充電倍率的超快充,,還需要在電池材料、高控制精度的BMS(電池管理系統(tǒng))等方面實現(xiàn)突破,。
在電驅(qū)動系統(tǒng)方面,,電壓的提高會對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離提出更高的要求,,將對電氣部件的設計和成本帶來影響,,但在工業(yè)電機等領(lǐng)域還是有比較豐富的高壓應用經(jīng)驗可以借鑒,主要的難點在電機控制器的核心元件——功率半導體器件,。目前滿足車規(guī)級標準的功率半導體器件中,,最主流的硅基IGBT耐壓等級在600-750V,能在800V平臺上使用的高壓IGBT產(chǎn)品并不多,,還存在著損耗高,、效率低的缺點。
只是由于目前在產(chǎn)能和成本方面仍無法與IGBT相媲美,,碳化硅器件的普及還需要時間,,業(yè)內(nèi)對2025年碳化硅MOSFET的滲透率預期普遍在20%左右,未來幾年內(nèi)IGBT仍將是電驅(qū)動系統(tǒng)最主流的功率半導體器件,。
在空調(diào)壓縮機,、PTC、DCDC,、車載充電機等部件方面,,面向高電壓平臺的開發(fā)也在進行中。根據(jù)業(yè)界人士的分析,,相關(guān)的量產(chǎn)工作均有望于今年年內(nèi)完成,,一旦產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟,可以快速拉低整個制造成本,。
星星充電,、普天新能源、特來電等充電服務商,,均具備了400kW以上充電樁的技術(shù)儲備,。但目前我國采用的電動汽車充電標準還是2015年頒布的,最大電壓和電流分別為950V、250A,,最大充電功率被限制在240kW,。充電樁新國標的落地,也將進一步推動相關(guān)產(chǎn)品的應用,。
總的來說,,電動車高電壓平臺技術(shù)所需的配套方案已經(jīng)基本具備,何時進行高電壓平臺的量產(chǎn)開發(fā)工作,、以何種方式應用這一技術(shù)的問題,,已經(jīng)擺在了各個車企面前。
車企在高電壓平臺方面的布局
在高電壓平臺方面,,第一個吃螃蟹的是2019年上市的保時捷Taycan,。出于對充電速度和持續(xù)性能的追求,Taycan率先量產(chǎn)了800V電壓平臺,,但作為“先行者”,,保時捷也承擔了相應的開發(fā)風險和挑戰(zhàn),受限于各零部件開發(fā)進度的不同,,最初的Taycan并沒有拿出一個完全由800V用電器組成的電壓平臺,,并在電池的快充速度上進行了一定的妥協(xié)和讓步。
不惜在車上增加如此復雜的電壓轉(zhuǎn)換設備,,保時捷Taycan最主要的目的就是要縮短用戶在充電上付出的時間成本,。而在其他高壓部件以及電池快充能力取得進步之后,保時捷Taycan及其后續(xù)車型還有望在350kW充電功率的基礎上,,進一步發(fā)掘出800V電壓平臺的潛力,。
如果對于你來說,保時捷Taycan有些高不可攀,,別急,,高電壓平臺技術(shù)也在覆蓋更多平民車型。現(xiàn)代汽車就在其E-GMP平臺上使用了800V電壓平臺,,基于此平臺開發(fā)的IONIQ(艾尼氪)5已經(jīng)完成亮相,。
奔馳的EVA平臺、通用的第三代純電動平臺,、捷豹路虎的電氣化平臺,,也都紛紛選擇了800V作為車輛的運行電壓。此外,,雖然MEB平臺的車型才上市不久,,但大眾也迫不及待地提出了Trinity項目,預計將于2026年應用800V超充技術(shù),。
國內(nèi)方面,比亞迪是較早布局相關(guān)技術(shù)的廠商。借助高壓IGBT方案,,比亞迪將e平臺旗下車型的電壓提升至了600V以上,,唐新能源更是達到了700V。
此前專注于增程式方案的理想汽車,,也計劃在高壓純電動平臺上推出多款純電動車型,,通過對400kW充電樁的支持,實現(xiàn)10分鐘提升300-500km續(xù)航的補能速度,�,?梢哉f,國內(nèi)廠商在高電壓平臺方向上的開發(fā)工作也并不落后,。
前景很美好但距離很遙遠
雖然高電壓平臺+超級充電樁技術(shù)的發(fā)展,,為電動車描繪出了一個美好的未來,但在落地推廣的層面,,還是陷入了“先有雞還是先有蛋”的爭執(zhí)中,。
對于整車廠來說,在沒有基礎設施配套的前提下,,推出一款高電壓平臺的產(chǎn)品仍將使用戶面臨充電困難的問題,。對此,北汽藍谷,、嵐圖汽車的相關(guān)人士均表示,,雖然一直在關(guān)注高電壓平臺和超級充電樁技術(shù)的發(fā)展,但尚未有推出相關(guān)車型的打算,。
無論是“車等樁”還是“樁等車”,,整車廠和充電服務商的顧慮都是可以理解的,還需要國家在充電基礎設施建設和電動車開發(fā)方向上,,加以引導和推動,。
編輯點評:
雖然電壓平臺的升高,意味著電動車諸多零部件的重新開發(fā)設計,,以及高壓充電網(wǎng)絡從無到有的布局建設,,讓我們距離產(chǎn)品的普及還有很長一段距離要走。但就像快充技術(shù)改變了大家使用智能手機的習慣,,電動車高電壓平臺技術(shù)的落地也會對電動車產(chǎn)品的技術(shù)走向和使用體驗產(chǎn)生巨大的影響,。當基于電壓平臺升高的量變,使電動車的便利性達到了媲美燃油車的質(zhì)變,,那么取代燃油車的那一天還會遠嗎,?(文/圖 汽車之家 孫一超)
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