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碳化硅技术与 800V 高压平台系统:电动汽车的未来发展趋势

更新时间:2024-10-10 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

碳化硅技术的兴起与电动汽车800V高压平台系统的应用堪称“天作之合”。随着800V高压平台的蓬勃发展趋势,业内分析人士指出,不久的将来,在800V平台车辆大规模部署的带动下,SiC功率元件将迎来黄金发展期,呈现爆发式增长。TwX物理好资源网(原物理ok网)

碳化硅与800V电压平台的结合无疑是“双赢”的典范,共同指向一个充满希望和机遇的美好未来。TwX物理好资源网(原物理ok网)

为什么电动汽车需要800V?TwX物理好资源网(原物理ok网)

无论是厂商还是驾驶员都极其渴望实现“充电五分钟,行驶200公里”的便捷体验。为了实现这一目标,需要克服两个核心挑战:TwX物理好资源网(原物理ok网)

首先,大大提升了充电效率,实现了电池的极快充电;TwX物理好资源网(原物理ok网)

其次,优化车辆整体能效,保证同等电量可以行驶更远的距离。TwX物理好资源网(原物理ok网)

总之,根据初中物理原理P=UI,如果想要增大充电功率网校头条,有两条路径:增大电流或增大电压。TwX物理好资源网(原物理ok网)

然而,大电流的方案会造成充电设备、电缆和电池核心部件的大量热损失,其改进空间有限,这意味着这种做法虽然可行,但并不是长久之计。TwX物理好资源网(原物理ok网)

升压电压比较如何?TwX物理好资源网(原物理ok网)

在保持系统电流恒定的情况下,系统电压增加一倍,将直接导致充电功率增加一倍,从而大大缩短充电时间。而且,在保持相同充电功率的同时,使用更高的电压可以降低电流,从而减少所需电缆的厚度和热量损失。TwX物理好资源网(原物理ok网)

这意味着,继续使用400V时代的线缆尺寸,可以在800V平台下提升充电功率,即使用更细的线缆完成高效充电。TwX物理好资源网(原物理ok网)

华为的研究案例指出,800V高压充电系统可以在电池容量的30%-80%范围内保持最大功率充电。相比之下,低电压大电流模式只能在10%-20%容量范围内实现最高效的充电。 ,在剩余时间内功率急剧下降。TwX物理好资源网(原物理ok网)

可以看到,800V高压模式显着延长了快充的有效时间。TwX物理好资源网(原物理ok网)

至于提高车辆运行效率,则意味着在电流不变的情况下,电池电压越高,电机输出功率和行驶效率就会增加,从而产生更强的动力性能和加速性能。TwX物理好资源网(原物理ok网)

因此,800V高压平台可以轻松实现高性能输出、高扭矩和更快的加速响应,堪称电动汽车充电效率的飞跃。然而,成本问题已成为800V技术广泛应用的最大障碍之一。TwX物理好资源网(原物理ok网)

为什么成本是一个问题? 800V平台会带来哪些变化?TwX物理好资源网(原物理ok网)

反过来想,当电动汽车系统升级到800V高压平台时,所使用的高压元件的规格自然也会相应提高。这包括将传统的IGBT逆变器技术转变为更先进的SiC材料器件。过程。鉴于逆变器的成本已经是继电池之后电动汽车零部件中最高的,这次改用SiC材料的技术迭代无疑将进一步提高其成本门槛,将其推向新的价格水平。TwX物理好资源网(原物理ok网)

初中物理电池充电问题TwX物理好资源网(原物理ok网)

对于汽车制造商来说,在采用碳化硅技术时,考虑的重点不仅仅局限于功率器件本身的成本,而是更侧重于评估其对整车成本结构的影响。因此,找到一个平衡点,使引入碳化硅技术所节省的成本能够抵消其较高的初始投资就显得尤为关键。TwX物理好资源网(原物理ok网)

特斯拉是这方面的先驱。早在2018年,特斯拉就在Model 3车型上率先完成了从IGBT模块到碳化硅模块的创新。这种转换不仅在相同功率水平下显着减小了模块封装尺寸,而且还降低了高达 75% 的开关损耗。最重要的是,这一转变使系统效率提高了约 5%,凸显了 SiC 模块相对于 IGBT 的显着优势。TwX物理好资源网(原物理ok网)

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从成本角度来看,这样的部件更换直接导致成本增加约1500元。不过,得益于整体效率的跃升,所需的电池容量可以减少,从而实现相应的电池成本节省。TwX物理好资源网(原物理ok网)

特斯拉的这一决定无异于一次大胆的赌博,依靠其庞大的市场规模成功摊薄了额外成本,并趁机确立了400V电池系统领域技术和市场的领先地位。TwX物理好资源网(原物理ok网)

转向800V领域,保时捷于2019年推出全电动跑车,成为首个部署800V系统的豪华品牌初中物理电池充电问题,拉开了电动汽车行业向800V高压架构转型的激烈竞争。TwX物理好资源网(原物理ok网)

对于保时捷来说,纯粹从成本角度来讨论似乎不太合适。毕竟其品牌价值和高端市场定位意味着更多考虑的是品牌附加值而不是纯粹的性价比。TwX物理好资源网(原物理ok网)

但这种技术创新实际上是一项全方位、深层次的系统工程。例如,为了匹配800V高压充电,必须同时提高电池组电压,以避免大电流造成损坏。此外,这一变化还影响到充电系统、电池系统、电驱动系统、高压辅助部件甚至整个线束系统,深刻影响车辆启动、行驶、空调性能等各个方面。TwX物理好资源网(原物理ok网)

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起初,保时捷并没有实施完全基于800V电器的电压平台设计,因为当时市场上还没有符合800V工作标准的空调压缩机。为此,保时捷采取了折衷方案,通过 DC-DC 转换器桥接 400V 和 800V 两种不同的高压系统。这在一定程度上调整并牺牲了电池的快充性能。TwX物理好资源网(原物理ok网)

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“先有鸡还是先有蛋?”TwX物理好资源网(原物理ok网)

具体到实施阶段,当汽车厂商在没有相应基础设施支持的情况下推出高压平台车型时,消费者实际上会面临充电不方便的问题。这就像经典的哲学问题“先有鸡还是先有蛋?”同样,转化为“车辆等待充电桩建设”或“充电桩等待适配车辆普及”的现实困境。TwX物理好资源网(原物理ok网)

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随着我们迈向800V高压时​​代,现有充电桩系统亟待升级。与早期的常规充电桩相比,800V高压快速充电桩建设成本昂贵初中物理电池充电问题,成本往往比过去高出两到三倍。对于中低端车型来说,标配800V高压快充桩无疑对其成本控制和市场竞争力提出了严峻考验。TwX物理好资源网(原物理ok网)

另一方面,极高功率的充电需求对现有电网提出了前所未有的挑战,其大规模应用的可行性很大程度上取决于电网基础设施的加强和升级。TwX物理好资源网(原物理ok网)

不过,对于国内充电桩运营企业来说,引入大功率快充技术是一个增加盈利潜力的好机会。随着越来越多的车企加速部署800V技术平台,配套高压快充桩的需求也将上升,带动相关市场的扩大。TwX物理好资源网(原物理ok网)

此外,一些车企主动自主布局超高速充电网络。例如,特斯拉超级充电站网络和小鹏汽车规划的480kW高压超级充电桩项目,更创新地将800V快充技术与储能解决方案融合在一起,展示了公司在充电基础设施领域的前瞻性布局。以及独立的经营策略。TwX物理好资源网(原物理ok网)

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推动800V技术从概念走向实践,必须面对和解决诸多现实挑战,包括大功率充电桩建设、电网基础设施承载能力提升等。TwX物理好资源网(原物理ok网)

结论TwX物理好资源网(原物理ok网)

此外,芯片短缺问题也不容忽视,制约了800V车型的大规模推广。确保SiC材料稳定的供应链是实现该级别车辆量产的关键。但SiC器件全面替代硅基IGBT并非一朝一夕之事,这涉及到技术迭代和市场需求的双重考量。TwX物理好资源网(原物理ok网)

随着800V技术的兴起,不仅是逆变器,车载充电器、DC/DC转换器甚至外部充电桩都对SiC器件表现出了强劲的需求。市场研究机构Yole最新预测指出,SiC器件市场规模预计将从2021年的10亿美元飙升至2027年的60亿美元以上,反映出800V趋势下SiC技术的广阔前景。TwX物理好资源网(原物理ok网)

800V电气架构的演进是一个持续的趋势,而SiC作为核心技术受益匪浅,其他相关部件也在这个过程中逐步升级。 SiC器件正在进入大幅增长趋势。最终,随着充电基础设施的完善布局,800V高压架构将最终成型,标志着“800V时代”真正开始。TwX物理好资源网(原物理ok网)

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