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800伏電氣系統——縮短新能源汽車充電時間的關鍵

2021年,全球電動汽車銷量將佔乘用車總銷量的9%。

為了提升這一數字,除了大力投資新的業務格局以加速電動化的開發、製造和推廣外,汽車製造商和供應商也在絞盡腦汁為下一代汽車零部件做準備。

示例包括固態電池、軸流電機和 800 伏電氣系統,這些系統有望將充電時間縮短一半,大幅減小電池尺寸和成本,並提高傳動系統效率。

到目前為止,只有少數新車使用 800 伏系統而不是常見的 400 伏系統。

市場上已有 800 伏系統的車型有:保時捷 Taycan、奧迪 E-tron GT、現代 Ioniq 5 和起亞 EV6。Lucid Air 豪華轎車使用 900 伏架構,但行業專家認為它在技術上是一個 800 伏系統。

從 EV 零部件供應商的角度來看,到 2020 年代末,800 伏電池架構將成為主導技術,尤其是隨著越來越多的專用 800 伏架構全電動平台出現,例如現代的 E-GMP 和 PPE大眾汽車集團。

現代汽車的E-GMP模塊化電動平台由Vitesco Technologies提供,Vitesco Technologies是一家從Continental AG分拆出來的動力總成公司,提供800伏逆變器;大眾集團 PPE 是奧迪和保時捷聯合開發的 800 伏電池架構。模塊化電動汽車平台。

“到 2025 年,配備 800 伏系統的車型將變得更加普遍,”技術開發公司 GKN 電動傳動系統部門總裁德克·凱塞爾格魯伯 (Dirk Kesselgruber) 說。GKN 也是使用該技術的幾家一級供應商之一,供應 800 伏電軸等組件,並著眼於 2025 年實現量產。

他告訴《歐洲汽車新聞》,“我們認為 800 伏系統將成為主流。現代汽車也證明它在價格上具有同等競爭力。”

在美國,現代IQNIQ 5的起售價為43,650美元,比2022年2月電動車均價60,054美元更加接地氣,能夠被更多消費者接受。

“800 伏是純電動汽車發展的合乎邏輯的下一步,”Vitesco 創新電力電子部門負責人 Alexander Reich 在接受采訪時表示。

除了為現代的 E-GMP 模塊化電動平台提供 800 伏逆變器外,Vitesco 還獲得了其他主要合同,包括為北美一家主要汽車製造商以及中國和日本的兩款領先電動汽車提供逆變器。供應商提供電機。

美國汽車零部件供應商博格華納 (BorgWarner) 的首席技術官 Harry Husted 通過電子郵件表示,800 伏電氣系統領域的增長速度比幾年前預期的要快,客戶也越來越強大。興趣。該供應商還贏得了一些訂單,包括為中國奢侈品牌提供的集成驅動模塊。

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1. 為什麼 800 伏是“合乎邏輯的下一步”?

 

與現有的400伏系統相比,800伏系統有哪些亮點?

首先,它們可以以更低的電流提供相同的功率。電池容量相同,充電時間增加 50%。

因此,電動汽車中最昂貴的組件電池可以做得更小,從而提高效率,同時減輕整體重量。

採埃孚電氣化動力總成技術高級副總裁 Otmar Scharrer 表示:“電動汽車的成本還沒有達到汽油車的水平,較小的電池將是一個很好的解決方案。此外,擁有非常大的電池在像 Ioniq 5 這樣的主流緊湊型機型本身就沒有意義。”

“通過加倍電壓和相同的電流,汽車可以獲得兩倍的能量,”Reich 說。“如果充電時間足夠快,電動汽車可能不需要花時間追求1000公里的續航里程。”

其次,由於更高的電壓以更少的電流提供相同的功率,電纜和電線也可以做得更小、更輕,從而減少昂貴和沈重的銅的消耗。

損失的能量也將相應減少,從而提高耐力並提高電機性能。並且不需要復雜的熱管理系統來確保電池在最佳溫度下運行。

最後,當與新興的碳化矽微芯片技術配合使用時,800 伏系統可將動力總成效率提高多達 5%。該芯片在切換時損失的能量很少,對再生製動特別有效。

供應商表示,由於新的碳化矽芯片使用的純矽較少,因此成本可能會更低,更多的芯片可以供應給汽車行業。由於其他行業傾向於使用全矽芯片,因此在半導體生產線上與汽車製造商競爭。

“總而言之,800 伏系統的開發至關重要,”GKN 的 Kessel Gruber 總結道。

 

2. 800伏充電站網絡佈局

 

還有一個問題:現有的充電站大多是基於400伏系統,那麼使用800伏系統的汽車真的有優勢嗎?

業內專家給出的答案是:可以。儘管車輛需要基於 800 伏的充電基礎設施。

“大多數現有的直流快速充電基礎設施都用於 400 伏車輛,”Hursted 說。“要實現800伏快充,我們需要最新一代的高壓大功率直流快充。”

這對家庭充電來說不是問題,但到目前為止,美國最快的公共​​充電網絡是有限的。Reich 認為高速公路充電站的問題更加棘手。

然而在歐洲,800 伏系統充電網絡正在興起,Ionity 在歐洲擁有多個 800 伏、350 千瓦的高速公路充電點。

Ionity EU 是由寶馬集團、戴姆勒股份公司、福特汽車和大眾汽車創立的一個多汽車製造商合作項目,旨在建設電動汽車大功率充電站網絡。2020年,現代汽車作為第五大股東加入。

“800 伏、350 千瓦的充電器意味著 100 公里的充電時間為 5-7 分鐘,”ZF 的 Schaller 說。“那隻是一杯咖啡。”

“這確實是一項顛覆性技術。它還將幫助汽車行業說服更多人擁抱電動汽車。”

根據保時捷最近的一份報告,在典型的 50kW、400V 發電站中,增加 250 英里的續航里程大約需要 80 分鐘;100kW 40分鐘;如果冷卻充電插頭(成本、重量和復雜性),可以將時間進一步縮短至 30 分鐘。

“因此,為了實現更高速的充電,向更高電壓的過渡是不可避免的,”報告總結道。保時捷認為,如果採用 800 伏充電電壓,充電時間將縮短至 15 分鐘左右。

充電就像加油一樣簡單快捷 - 這很有可能會發生。

圖3

3.保守行業的先行者

 

如果 800 伏技術確實如此出色,那麼值得一問的是,為什麼除了上述車型之外,幾乎所有電動汽車仍然基於 400 伏系統,甚至包括市場領導者特斯拉和大眾汽車。?

夏勒和其他專家將原因歸結為“方便”和“行業第一”。

一個典型的房子使用 380 伏的三相交流電(電壓率實際上是一個範圍,而不是一個固定值),所以當汽車製造商開始推出插電式混合動力和純電動汽車時,充電基礎設施已經存在。第一波電動汽車是建立在為插電式混合動力車開發的組件之上的,這些組件基於 400 伏系統。

“當每個人都使用 400 伏電壓時,這意味著到處都是基礎設施可用的電壓水平,”夏勒說。“這樣最方便,馬上就能拿到。所以人家也別想太多,馬上就決定了。”

Kessel Gruber 將保時捷視為 800 伏系統的先驅,因為它更注重性能而非實用性。

保時捷敢於重新評估該行業從過去繼承下來的東西。他問自己:“這真的是最好的解決方案嗎?”“我們可以從頭開始設計嗎?”這就是成為高性能汽車製造商的美妙之處。

行業專家一致認為,更多 800 伏電動汽車投放市場只是時間問題。

技術挑戰不多,但零件需要開發和驗證;成本可能是一個問題,但隨著規模、更小的電池和更少的銅,低成本很快就會到來。

沃爾沃、Polestar、Stellantis 和通用汽車已經表示,未來的車型將使用該技術。

大眾汽車集團計劃在其 800 伏 PPE 平台上推出一系列汽車,包括新款 Macan 和基於全新 A6 Avant E-tron 概念車的旅行車。

許多中國汽車製造商也宣布轉向 800 伏架構,包括小鵬汽車、蔚來汽車、理想汽車、比亞迪和吉利旗下的蓮花。

“有了 Taycan 和 E-tron GT,您就擁有了性能一流的車輛。Ioniq 5 證明了經濟實惠的家用車是可能的,”Kessel Gruber 總結道。“如果這幾輛車能做到,那麼每輛車都能做到。”


發佈時間:Apr-19-2022