全域800V架构:在行业乱象的荆棘中的花朵
在燃油车时代,加满油箱只需5分钟;而在电动车领域,全域800V高压架构正让这个理想照进现实。这项看似简单的电压升级,实则是电气工程领域的系统性革新—— 它将传统400V系统的电压翻倍,通过碳化硅(SiC)功率器件重构电驱系统,让电流在更细的线缆中以更小的损耗疾驰。
提到最早的800V架构,应该是由2019年由保时捷推出的电动轿跑Taycan,其首次将800V技术带入量产车,实现了22.5分钟充满80%电量的突破。说到这里,应该会有读者认为,为什么不是比亚迪呢?比亚迪在2015年就发布了自己的800V架构的量产车型,这不是比保时捷要早得多?我们先按下不表,文章的后面会给出笔者的观点。
从充电角度看,功率=电压×电流(P=UI),提高电压能在电流不变的情况下增加充电功率,实现更快充电。像上文提到的保时捷Taycan,凭借800V架构,仅需22.5分钟就能将93.4kWh电池从5%充到80%,即使放到今天,其充电速度依旧名列前茅。对比大电流快充方案,高压快充更具优势。因为金属导体发热功率=电流的平方×电阻(P=I2R),大电流会导致电池和线束发热量剧增,增加热失控风险,而提高电压则可避免此问题,既保障了充电安全,又提升了效率。
在电机设计上,高压平台同样大有裨益。比亚迪研究发现,同等功率下,高压平台电机体积更小,功率密度更高。这意味着在满足动力需求的同时,可降低成本,优化车内空间布局。此外,高压系统还能降低电流需求,进而减少电池和线束的发热量,降低电损和热管理成本。并且,电流减小后,导线可更细,线束布置更方便、成本更低,这对于车辆整体设计和生产都有积极意义。
新能源汽车发展初期,受限于电池能量密度和充电设施,400V架构足以满足需求。但随着技术进步和消费者期望的提升,市场对电动车提出了更高要求。
中国市场BEV车型电压结构
消费者渴望更长续航和更快充电速度,以解决 “里程焦虑”问题,这对电池和充电技术提出了挑战。而800V架构恰好能在提升充电功率的同时,避免大电流带来的热和电损问题,成为理想解决方案。车企为了在竞争中脱颖而出,也积极采用800V架构,以提升产品性能和吸引力。保时捷 Taycan 作为首款 全域800V高压纯电车型,其成功让行业看到了全域800V架构的潜力,推动了该技术在高端市场的应用。
2010-2030中国新能源汽车高压架构与充电倍率
也就正是因为消费者对于800V架构平台的需求,但好巧不巧行业内对于800V架构没有一个统一的标准,直接导致了我们今天新能源汽车市场上的800V架构乱象。下面,笔者就来尝试分析一下我们开篇的疑问,为什么2015年的比亚迪不能算首款800V架构量产车呢?
800V架构对于消费者来说,最直观的体验就是充电速度的提升,因此,有些车企会在营销时估计混淆电压和充电速度的关系,直接用“充电截止电压”来说事,这就更有利于向800V靠拢。这里是就要提到早期的比亚迪了,在2015年的宣传中,比亚迪就是用2015款秦EV的充电截止电压能达到752.4V,2015款唐DM能达到820V作为标定来划定自己是800V架构的。
为什么不能这样呢?因为在笔者看来,充电截止电压的参考价值确实有限。充电截止电压虽数值高,但在达到此电压时,充电功率已接近最低值,此时电池基本充满,剩余充电量极少,继续充电时间很短且功率低,所以单纯看数值意义不大。
由于比亚迪刀片电池的电流局限性,尽管已达到800V标准,但充电倍率只有1.5C,与现在一些“真800V”车型相比,后者的充电效率能达到4.5 C, 最高充电功率500kW,是刀片电池的3倍。所谓的800V架构,而充电效率丝毫没有提升,是不是不能算是真正的800V呢?
也不单单是比亚迪,由于上文说过800V这个概念整个行业目前都没有明确标准,因此,各个车企都是“八仙过海,各显其能”。
既然充电速度是消费者对于800V平台最直观的感受,那就只在这个指标发力就好了,就比如基于400V平台的电动悍马HUMMER EV,其搭载的动力电池具备一项独特功能,能够地在400V和800V之间切换。当车辆接入800V超充充电桩进行充电时,电池组会自动切换到串联模式,使充电电压提升至800V,由此提高充电功率,缩短充电时间,实现更高效的能量补充。
而在正常驱动车辆行驶时,电池组又会切换回并联模式,向电机输出400 V 的稳定电压,确保车辆动力系统的正常运行。但你能说它是800V架构的车辆吗?显然不能。
前面谈到了这么多800V架构的“乱象”,本质原因就是一个:没有通用的行业标准,因此各家的“800V”也是鱼龙混杂。在这里笔者也想给自己心中的800V架构,拟定一个标准:首先,一定是要全域800V架构,也就是三电、空调压缩机、DCDC(直流变压器)、OBC(车载充电机)等高压系统部件全域都使用碳化硅,最大电压也要超过800V。其次,就是充电速度一定要大于4C。
纵观目前的新能源汽车市场,无论行业标准是否模糊,如今的新车都有越来越快的充电效率、更低的电耗和更好的安全性,都是全域800V架构正在逐步在“黑暗中”默默革新新能源汽车市场的证据。随着国内汽车行业的竞争加剧,真正符合普遍共识标准的800V架构正在引领技术革命。
盖世汽车研究院乘用车电气化配置数据库显示,2022年,800V高压细分市场中,价格在25~30万的车型占比最高,达到55%;2023年,40~50 万、25~30万价格段的车型占比最高,分别为27%与25%;而到了2024年1~10 月,800V高压车型在15~20万价格段的车型占比快速提升至21%,主要为比亚迪、零跑、极狐等品牌推出的800V架构平价车型。这表明800V架构正逐渐从高端市场向中低端市场渗透,其应用范围不断扩大。
从终端销量来看,2022年,800V高压技术在新能源汽车市场中还处于起步阶段,市场渗透率仅为2.5%,终端销量为12.9万辆;2023年,车企加大对800V高压技术的投入与布局,市场渗透率提升至4.4%,终端销量增长到32.1万辆;而到了2024年,渗透率达到8.4%,终端销量翻番,高达66.8万辆。从车型数量来看,2022年国内市场推出的800V高压车型数量为13款;2023年增加到37款;而2024年,车型数量已经超过72款。
新势力、自主、合资主流车企均已布局高压平台架构,包括特斯拉、赛力斯问界、小鹏,比亚迪、极氪、埃安、极狐、阿维塔,奔驰、宝马、奥迪等。随着越来越多的车企布局800V高压平台架构,技术成熟度不断提高,同时由于规模效应,成本逐渐降低,质量也更加稳定,为全域800V高压平台大规模上车提供了坚实基础。
目前,市场上的 全域800V架构车型呈现出多样化的发展态势,不同车企在不同价格段和细分市场中都有布局。在高端市场,保时捷Taycan、极氪001等车型凭借卓越的性能和充电效率,吸引了追求极致驾驶体验的高端消费者,成为品牌竞争力的重要体现。在中端市场,15~20万价格段的全域800V高压车型占比快速提升至21%,这主要得益于比亚迪、零跑、极狐等品牌推出的平价车型。这些车型在满足消费者对全域800V架构优势需求的同时,以更亲民的价格提升了市场竞争力,推动了全域800V架构在大众消费市场的普及。
从车企的市场布局来看,自主品牌推出的车型中,应用全域800V技术的比例更高。例如,极氪汽车达到86%,阿维塔科技达到85%,腾势汽车达到80%。这些车企通过积极布局全域800V架构,提升产品性能和竞争力,满足了消费者对新能源汽车更高性能和更长续航的需求,增强了品牌在新能源汽车市场的影响力。
目前,除了行业标准定义问题之外,全域800V还面临着很多严峻挑战。
首先是成本方面,目前碳化硅(SiC)功率器件的成本是传统硅基IGBT的3倍左右,增加了车企的研发和生产成本。而且,对于单一车企来说,增加成本的同时,带来的优势对于普通消费者的感知,也并不明显,无法带来直观的销量。800V架构所带来的极致的加速能力,普通人用不到;10%左右的百公里电耗优势,换算成电费,可能只差几块钱,也让很多消费者觉得无所谓;只剩下充电速度,最容易被感知。但是,车企也可以靠串并联电池、升压充电等方式来解决。
其次,充电基础设施是制约800V架构应用的关键因素。目前市面上90%的快充桩仍是400V标准,800V车在使用这些充电桩时,系统会自动降级到400V模式,充电速度大打折扣。虽然华为、宁德时代等企业正在加速布局超充网络,但短期内充电桩的不足仍限制了800V架构的优势发挥。此外,高功率快充可能导致电池过热,影响寿命。
纵使面临种种困难,我们就放弃向更高电压的平台迈进了吗?肯定不能,如果10%的节能难以感知,那随着全域800V架构的发展,未来的节能成绩可能会来到15%、20%乃至更高;充电速度也有可能随着800V架构的成熟、倒逼高压充电桩网络的建设,让电动汽车的充电速度一步步向油车加油速度靠近,彻底终结续航焦虑。不积跬步,无以至千里。
展望未来,随着技术的不断成熟和成本的降低,800V架构有望在新能源汽车领域得到更广泛的应用。预计到2025年,高压800V市场份额将提升至15%。随着越来越多的车企布局800V架构,技术成本将持续下降,为800V架构的普及奠定基础。同时,充电基础设施也将不断完善,华为的600kW液冷超充桩有望覆盖全国核心城市,宁德时代也在推超600kW神行超充电池,为800V架构的发展提供有力支撑,加之今年比亚迪所展示的兆瓦闪充技术,让我们看到了比亚迪一步步从“电比油低”,到“油电同速”到技术可能。
在技术发展方面,800V架构将与碳化硅等宽禁带半导体材料、智能电池管理系统、高压电气安全技术等不断创新和完善相结合,进一步提升其性能和效率,为消费者带来更优质、更安全的驾驶体验。此外,随着车企自研自制高压电驱动、动力电池的能力不断提升,以比亚迪、吉利为代表的车企采取垂直产业链模式,构筑电气化领域核心能力,将有助于800V高压技术的快速普及,推动新能源汽车行业的快速发展。
对于消费者而言,未来将有更多高性价比的800V高压平台汽车产品推向市场,消费者将在购车选择中畅享技术进步带来的红利,拥有更为优质、高效的出行体验。在市场竞争日益激烈的情况下,各车企应紧紧把握这一技术浪潮,在研发、生产与市场推广等多环节协同发力,以在竞争中抢占先机,推动新能源汽车市场的持续发展和创新,为消费者创造更多价值,为行业的可持续发展注入新的动力。
(本文来源于《EEPW》202505)
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