碳化硅的崛起,與電動汽車的800V高壓平臺系統算是“絕配”。在800V高壓平臺火熱的趨勢下,未來幾年SiC功率元器件將隨著800V平臺的大規模上車進入快速爆發階段。
電動汽車為什么要上800V?無論是廠家還是車主,對“充電5分鐘,續航200km”的效果都是夢寐以求的。想要達到這個效果,就要解決兩大需求痛點:
一,就是讓充電性能大幅提升,快速提升電池充電速度。
二,就是提高整車運行效率,在同等電量情況下,延長續駛里程。
800V 電壓平臺具有更高的充電速度。電動汽車的充電速度一直以來都是制約其普及的一個重要因素。目前市場上的充電樁大多支持380V電壓,而采用800V電壓平臺可以使得充電功率達到更高的水平,從而大大縮短了充電時間。這意味著,電動汽車用戶在等待充電時可以更短的時間就能完成充電,極大地提高了便利性。
采用800V電壓平臺還可以提升車輛的性能表現。在相同的電池容量下,采用高電壓平臺可以減小電池的體積和重量,從而提高車輛的效率和動力。此外,通過改進電池管理系統,可以實現更精細的能量控制,使得車輛在不同行駛工況下的表現更加優秀。
800V電壓平臺還可以降低車輛的制造成本。由于采用了高電壓技術,可以減少電池的數量,從而降低制造成本。同時,高電壓平臺還可以減少零部件的數量,進一步降低了生產成本。
因此,如果還使用原來400V所用的充電導線尺寸,使用800V則可以提升充電功率。也就意味著,在800V平臺下,可以使用較細的充電導線。
華為的一項研究顯示,采用了800V高壓模式的快充支持30%-80%SOC最大功率充電;而低壓大電流模式僅能在10%-20%SOC進行最大功率充電,在其他區間充電功率下降的非常迅速。可見,800V高壓模式能支持更長時間的快充。
而800V使整車運行效率更高。電流不變時,電池電壓越高,電機的功率越大,電機驅動的效率也越高。所以,800V高壓平臺容易實現高功率和大扭矩以及更好的加速性能。
雖然說800V給電動車帶來的補能效率提升是質變級的,但800V落地推廣的最大阻礙之一就是成本問題。
800V平臺會帶來哪些改變?我們可以從后往前推。
如果電動汽車架構升級到800V,那么它高壓元器件的標準也就會相應地提高,其中逆變器也會從傳統的IGBT器件換成碳化硅(SiC)材料MOSFET器件。逆變器是成本僅次于電池的零部件,如果升級成SiC,成本又提高了一個檔次。但對于整車廠而言,應用碳化硅一般不會單一考慮功率器件成本,更重要的是考慮整車成本變化。因此,如何找到SiC帶來的成本節約與其本身高昂成本之間的平衡很重要。
在SiC方面,第一個吃螃蟹的人是特斯拉。2018年,特斯拉在Model 3中首次將IGBT模塊換成了SiC模塊。在相同功率等級下,碳化硅(SiC)模塊的封裝尺寸明顯小于硅(Si)模塊,并且開關損耗降低了75%。而且,換算下來,采用SiC模塊替代IGBT模塊,其系統效率可以提高5%左右。

但隨著800V的到來,不光是逆變器,車載充電器、DC/DC轉換器以及充電樁都對SiC有較強需求。預計到2027年,SiC器件市場將從2021年的10億美元業務增長到60億美元以上。
800V電氣架構升級具備長期趨勢,SiC的受益也是最大的。其他部件平滑升級,SiC器件的風口有望實實在在到來。
最后,配合補能基礎設施的落地,800V高壓架構才是究極完成體,才能真正意義上到達“800V元年”。
關鍵字:電動汽車 800V 電壓系統
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電動汽車采用800V電壓系統的原因解析
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