21世纪经济报道见习记者 邓浩 上海报道
“每次到外面充电,要充满的话得等上1个多小时,有时候还找不到(空的)充电桩,需要排很久的队,挺耽误事儿的。”
在上海市区上班的小戴,买新能源车已经有两年了,虽然续航里程基本够用,可每当偶尔忘记在家充电,或者要出差到隔壁省市,需要在商用充电桩充电时,补能焦虑还是不时困扰着他。
有需求就会有供给。充电功率,与电流和电压紧密相关。简单来说,要做到快充,要么加大电流,要么加大电压,或者如蔚来另辟蹊径采用换电。
在刚刚落下帷幕的广州车展上,配置800V高压系统的车型密集上市,比如小鹏X9、理想Mega、极氪007等,起售价也逐步下探至20-30万元区间,未来800V车型渗透率或将进一步提升。
“2024年以后,(对于800V)20万元以上的车差不多是标配了。原因有二,其一,补能速度快,基本10分钟左右就能充到80%的电量。其二,标称续航的达成率会更高,因为在电机转化时的电能损耗会低很多。”Automotive Foresight董事总经理张豫对记者说。
800V高压系统渐成主流
当前我国新能源车市场以纯电动车为主,约占75%。而续航里程和补能效率是大部分消费者购车的主要考虑因素。随着电池技术的进步,里程焦虑逐步得到缓解,但补能焦虑依然让很多消费者不敢选择新能源车。
为了解决用户的补能痛点,不少车企都根据自己的禀赋推出解决方案,如蔚来采取的换电模式,让用户有媲美燃油车加油的体验,特斯拉则采用大电流的方案。不过最近一段时间以来,越来越多的车企开始拥抱高电压的方案。
“导致补能焦虑主要有两大原因,一是充电桩的数量不多,二是充电时间太长。在这样的大背景下,政府及国家电网等正在着力解决充电网络建设问题,而各大车企都迫切希望解决充电慢的问题。在诸多解决方案中,800V高压快充技术得到更多车企的认可。”均胜电子新能源研究院陈岱岱博士对记者说。
某新能源车零部件业内人士曾对记者表示,换电模式最大问题便是成本高昂,单个企业难以承担换电站的运营费用。而最近蔚来也开始了与其他车企进行换电业务的合作。
对于大电流方案,陈岱岱则表示,相比于高电压而言,其有发热和存在上限等问题,所以大多数车企还是选择高电压方案。
据了解,400V车(当前主要的电压平台)如采用加大电流的方案,对于充电枪、线缆以及电池核心部件等会产生较高的热损失。同时,在400V电压平台上,按现有主流方案充电,按单车带电量50kWh计算,电池由30%SOC充电至80%SOC需要30分钟,而800V高压可达300-500kW的充电功率,这意味着仅需6-10分钟就能迅速补能。
另外,在功率相等的情况下,高电压可通过降低电流,在减少能量损耗的同时,也可通过收窄线束截面积来达到减轻整车重量的目的。
SiC功率器件为最大增量
此前联合电子曾透露,800V方案的推广面临两大障碍:一是车内高压部件需要升级以匹配800V系统的运用,二是需要考虑方法兼容目前已有的400V充电桩。
陈岱岱也认为,车端和桩端都要升级到800V,才能实现最快的充电效率。车端升级800V面临的最大问题是零部件成本提高,所以一般在中高端新能源车应用居多;桩端更要解决的是电压兼容问题,因为目前大部分充电桩都是400V的,考虑到基础设施建设的成本问题,所以在很长时间内要考虑到800V车与400V桩的电压兼容问题。
“要解决400桩充800V车很简单,只需要车端增加一个升压模块就可以。2019年,保时捷推出首款电动车Taycan应用的便是均胜电子的800V技术,当时车载空调的电压仍旧是400V,所以我们相应推出了Booster(升压器)。”陈岱岱说。
对于车端升级800V带来的零部件增量,张豫则表示,“主要就是碳化硅功率器件,这是800V架构带来的全新的需求点。”
中邮证券也认为,高电压可能会导致负极表面出现析锂现象,造成容量衰减甚至引发爆炸等危险,因此需通过石墨改性或采用非碳基负极材料以降低析锂现象所带来的风险。且大电压也显著提高了系统对功率半导体器件的要求。相比于以往主流的硅基IGBT而言,SiC功率器件由于具有高耐压、低导通损耗、低开关损耗等特性,更适用于800V高压平台。
信达证券称,SiC 市场起量期间,国内厂商抓住扩产机会布局碳化硅产业链,填补市场窗口。 目前,国内碳化硅供应仍处于起步期,且电控用碳化硅器件尚未实现0到1的突破,预计将于2024年实现上车。
斯达半导是国内碳化硅器件龙头,2023半年报披露,其募投项目正在建设SiC芯片研发及产业化项目以及高压特色工艺功率芯片研发及产业化项目。项目建设完成后,将形成年产6万片6英寸车规级SiC MOSFET芯片以及30万片6英寸3300V以上高压特色功率芯片的生产能力。此外,斯达半导新增多个使用车规级SiC MOSFET模块的800V系统主电机控制器项目定点。
天岳先进是国内少数具备供应车规主驱衬底的头部厂商,进入博世、英飞凌、比亚迪、瀚天天成、东莞天域等下游龙头厂商。11月27日,天岳先进在投资者交流纪要中透露,碳化硅半导体材料还处于产业化应用的起步阶段,未来的发展空间良好,公司也将持续加大研发投入、加快产品迭代、提升产品质量,并积极做好前瞻性技术布局。
(作者:邓浩 编辑:卜羽勤)
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