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百万级电动超跑的800V“门槛”

解析蔚来 一款名叫 NIO EP9 的超跑背后

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本文目录

新能源汽车的未来在哪里百万级电动超跑的800V“门槛”新能源汽车的未来在哪里

新能源汽车的未来在哪里

售价200万美元起,Estrema电动超跑正式亮相

新能源汽车的大力发展离不开各个国家和政府在税收政策和消费者补贴方面的支持。以荷兰购买氢燃料新能源汽车的消费者为目标,研究能量效率和补贴政策这两个变量对其购买意愿所产生的影响,结果表明:购置补贴政策与新能源汽车的销量呈正相关的关系,当政府购置补贴力度退坡时,新能源汽车销售量随之出现萎靡现象;反之,当政府购置补贴增加时,消费者的购买意愿也随之加强,并且这一关系也同样适用于瑞士市场。Carreno,Ge和Borthwick认为,现阶段新能源汽车对于消费者的新引力整体较弱,只有当政府给予较大的购车补贴时,新能源才有足够的吸引力与传统能源汽车比较,可见新能源汽车的补贴是促进消费的重要影响因素。

新能源汽车产业的发展受产业参与者的相互作用和影响。Liu&Kokko通过政府、企业和消费者的角度分析了其相互的合作与竞争关系,探讨了政府和市场的平衡、竞争以及合作关系,建议建立一批以车企、高校和科研机构等组织形成的产业联盟,以此促进产业参与者的合作和竞争。

新能源汽车的普及和推广依然受限于电池、电机、电控等关键零部件的技术突破和智能化、电动化的发展趋势。认为电池技术和成本仍然是阻碍新能源乘用车商业化的障碍。无人驾驶汽车是电动汽车完全替代汽油汽车和混动汽车的最终解决方案,无人驾驶汽车可以合理规划路线和电池状况,从而高效科学的选择充电和行进路线,解决了消费者对于电动汽车储能不够的担忧。

由此可见,各国新能源汽车产业发展仍主要依赖政府政策指导和税费补贴,政府补贴力度越大,新能源汽车制造成本和售价则越低;新能源汽车销量与政府支持力度呈现正相关的关系:政府支持力度越大,新能源汽车销量越高。新能源汽车的发展仍受电池、电机和电控这“三电”的主导,掌握“三电”核心技术即是掌握了新能源汽车制造的命脉。另外,无人驾驶技术的突破创新也影响着新能源汽车产业的发展方向。

国内文献综述

环境和能源问题都备受世界各国重视,积极研发绿色能源用以代替传统燃料成为各国的重点研究发展项目,新能源汽车产业也因此成为各国的重点产业。中央及政府投入大量研发经费用以推进我国的新能源汽车的研发、制造与推广,但关键技术未能突破仍是最严峻的问题,也因此造成国产新能源汽车的竞争力不足。根据2000年到2015年的政府投资数据测算,指出我国政府在新能源汽车领域投资累计已达近200亿元,且大多数企业仍处于造车阶段,技术科学研究与试验发展投入比不高,生产鲜有技术突破,相关的专业人才也十分欠缺

百万级电动超跑的800V“门槛”

800V高压充电,被称为是电动汽车充电难的终极解决方案。

续航里程和充电问题一直以来都是电动汽车面临的重要难题,在过去的几年时间中,电动汽车产品的续航里程问题得到相对解决,续航500km以上的车型频频推出。此时,充电慢、充电难等成为摆在电动汽车面前最后的难题,同时也是百万级电动超跑必须面临的问题。

在电动汽车突破充电慢这一发展瓶颈的过程中,行业中相继给出了换电、快充等更快捷的补能方式。其中,800V高压充电凭借着充电10分钟、续航300公里的优势,很多车企开始广泛布局800V平台架构,其也有望成为未来电动汽车快充的主流路线。

虽然800V平台架构的应用已经相对普遍,但基于三电技术、零部件等因素,并非所有车企都能顺利使用。而百万级电动超跑作为电动汽车的技术先导,保时捷Taycan、路特斯等车型已经在800V高压充电方面有了相对成熟的运营经验和发展理论。

800V解决的“效率”命门

当前,新能源汽车已经成为行业发展的主要趋势,2022年全球电动汽车销量达到创纪录的1000万辆,目前这一数字和其在全球汽车市场中的占比还在不断扩大。在此形势下,阻碍电动汽车发展的充电效率问题亟待解决。

一方面是电动汽车本身存在充电慢的问题,另外随着汽车续航的增加,电量越来越高,充电时间也在增长。据了解,纯电车型的带电量已经从2020年的48度升至2022年的50度。从充电补能的角度来说,汽车要提高充电速度,实质上就是提高充电功率,而根据电功率公式 P=UI,提高充电功率只能通过提高电流或电压两种方式。

基于国标规定限,最大电流输出为250A,400V电压下充电功率不超 100kW。另外,车企可通过自建充电桩的方式进行提升输出电流,特斯拉就是其中之一,其第三代峰值工作电流超过了600A,超充功率提升到了250kW,预计第四代超级快充的功率将达到350kW。

虽然提升电流就能提升功率,但不可忽略的是电流的提升将引起电池包热量的增加,从而对电池的热管理系统及线束提出了更高的要求。否则在热量损失的因素下,峰值功率最多可在充电30%左右后将有所下滑。另外,如果电动汽车要增大电流就必须要加粗电线横截面,这将成大成都上影响车辆布线。

相比之下,很多车企则选择了将电压从400V提高到800V,那在250A电流的国标电流限制下,输出功率则可提升至200kW,这也将大幅缩短充电时长。更为重要的是,在输出功率相同的情况下,电压的提升会降低输出电流,这意味着高电压平台亦可降低能量损耗。

当然,在800V高压模式充电一段时间后,最大功率也会有所下滑,但它一般会支持30%-80%充电时段中。相比提升电流而言,800V高压模式可支持更长时间的快充。另外,在高压低电流的模式中,汽车线束的截面积可以相应减小,这样可在降低线束成本的同时减轻整车重量。

综合而言,800V高压充电才是提升充电功率过程中最完美的解决方法。

被碾压的保时捷

基于对充电效率的提升,车企看到了800V高压充电的优势。事实上,早在2019年时,保时捷就发布了全球首款搭载 800V高压平台的纯电动汽车Taycan,一次打开了800V高压平台在汽车市场中的使用。

据了解,虽然当时保时捷率先实现了800V高压平台的顺利应用,也以此带动了小鹏、现代、极氪等车企布局该领域,但不得不承认,Taycan的三电系统在设计时并没有完全实现800V系统的整体使用,而是在不同区域进行了包括800V(动力电池)、400V、48V和12V(LFP电池)的不同使用。

例如在空调压缩机上,Taycan使用的是400V电压,这就需要DCDC转换器在从中进行800V到400V的转换。与之相类似,Taycan同样需要对12VLFP电池、48V的负载进行协调处理。从这个角度来看,Taycan顶着800V高压系统的名号,但很多元器件并不使用800V。对此,当时有分析人士提出Taycan为了凭借800V高压系统进入市场,只是通过线路改变,元器件的增加进行电压转换,但并没有基于800V高压系统进行整体的研发设计。

另外在充电方面,由于保时捷此前并没有自建充电网络,而行业主流纯电动汽车都采用400V平台,直流快充电压也在400V左右,因此Taycan充电是根本无法达平台所需求的800V。为了解决400V充电桩问题,Taycan还额外搭载了一台直流OBC,将电压升至800V后再对电池充电,这无疑再次增加了汽车的零部件设计。撇除400V充电桩的因素外,保时捷基于国标的800V充电桩,目前可实现200kW的最大充电功率。

相比之下,虽然路特斯ELETRE推出的时间略晚,但在800V高压系统的设计上是完全与保时捷Taycan不同的。换句话说,基于正向开发的路特斯Eletre推出的 800V高压系统,基本包含了所有用电零部件的额定工作电压都可以达到800V左右的水平,这就意味着Eletre最大程度上适配了800V高压充电,而无需增加多余的元器件。

基于这一前提,路特斯还拥有直流超充桩,可支持最大600A的电流输出,配合800V高压系统,可实现20分钟将电量从0充至 80%,充电5分钟,续航150km,同时充电功率最大为420kW,远远超过了保时捷Taycan。

保时捷Taycan和路特斯Eletre同属于百万级电动超跑,他们在市场中的定位也几乎处在统一等级上,但从800V高压平台的使用上,路特斯Eletre的指标几乎完全领先于保时捷Taycan,成为了百万级电动超跑在800V高压平台领域的新代表。

“800V”是百万级电动超跑的必经之路

根据相关机构测算数据显示,一辆电动汽车在800V平台下100kWh的电池最高可减重达25kg。对于一辆汽车而言,如此明显的减重效果势必会提升汽车的动力性能。

相比一般的汽车产品,超跑更加强调轻量化。作为一辆百万级电动超跑,路特斯Eletre不仅在产品设计上遵循轻量化原则,800V架构的应用也会在降低重量的同提升动力水平。从这个角度来说,800V架构也是未来电动超跑的一种必然发展趋势。

另外,可以发现当前汽车市场中布局并使用800V架构的汽车产品有一个普遍规律,他们的价格一般在三四十万以上,甚至会接近百万。在此背后,有分析指出该架构的使用会让单车价值提升40%左右,其中包括800V高压架构装配的耐压等级更高的薄膜电容器,高耐压电容器等零部件。基于此,路特斯Eletre等百万级电动超跑拥有百万级的价值,在电池领域也应该搭载800V充电架构。

在产品技术方面,800V架构在逐步成为百万级电动超跑的必备条件之一。更为重要的是,对于百万电动汽车的产品用户而言,他们一般是社会精英人士,对于时间、作息的把控较强,且他们追求更加便捷、高效的充电体验。但百万级电动超跑的带电量本身较大,从这个层面来说,这类用户对超快充的需求更为强烈。

按照电动汽车市场的发展趋势,在未来两到三年的时间中,预计搭载800V架构的新能源汽车将接近百万辆,以800V架构为代表的高压快充将成为实现快充的方式,尤其会受到越来越多百万级电动超跑品牌的青睐。

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