盖世汽车研究院:800V架构渐成快充主流,行业加速布局
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续航能力和充电时长是影响电动车普及程度的重要因素。为了缓解消费者的续航里程焦虑以及充电焦虑,快充方案应运而生。相比大电流快充,高压快充凭借充电效率高、快充区间更大、成本更低等优势,成为现阶段主流快充路线,目前已有诸多国内外车企规划布局800V高压架构车型,并相继走向量产。
基于此背景,本报告从技术升级与挑战、主机厂800V高压平台技术布局以及发展趋势展望三个维度对800V高压平台技术产业展开分析,得出的核心观点有:
技术升级与挑战:
1、800V系统架构方案:当前行业共有三类800V系统架构方案,即全系800V高压架构、部分800V高压架构以及串联400V电池的全系400V中压架构;
2、800V系统技术优势:800V系统能够提高充电功率,从而使电动车获得良好的补能效果;还有助于实现整车降重降本,提升电动车的工况效率与动力性能;
3、800V关键技术与产品升级:
①SiC功率半导体:SiC功率半导体是800V高压架构下功率器件的优先选择,目前已有诸多国内外企业布局SiC衬底、外延和晶圆生产;
②热管理:乘员舱热管理方面,部分企业推出高压PTC加热器以及800V电动压缩机产品;电池热管理方面,冷却功率更大、散热效果更好的多面冷却、冷媒冷却和浸没式冷却方案的应用将更加广泛;
③动力电池:800V平台下高倍率电芯、耐压且兼容400/800V的BMS软硬件应用会更加广泛,同时电气零部件的额定电压将普遍达到1000V;
④电驱动:众多车企和零部件企业推出800V高压 碳化硅电驱动产品;
4、挑战以及应对:800V高压平台碳化硅功率半导体制备工艺、成本、高压绝缘以及轴电流腐蚀等技术方面存在诸多挑战,需要零部件企业与车企积极开发应用高PDIV、长耐电晕寿命电驱动绝缘系统等创新技术;同时由于各零部件成本上升导致整车成本增加而面临一定的应用挑战,有待产业规模化成熟应用之后进行降本。
主机厂800V高压平台技术布局:
1、大众:保时捷已于2019年推出800V量产车型Taycan,大众预计2024年量产首款800V车型,2025年800V车型占BEV销量比重将达10%;
2、现代起亚:现代起亚集团已推出现代IONIQ5、IONIQ6、起亚EV6等多款畅销800V量产车型,2022年其800V车型占BEV销量达90%;根据起亚发布的战略规划,将于2023年在中国市场推出EV6,并于2024年推出800V车型 EV9;
3、长安:长安已推出基于CHN平台打造的800V量产车型阿维塔11,2023年该品牌将上市1款新车型,预计到2025年长安旗下800V车型占BEV销量比重达32%;
4、小鹏:小鹏已推出2款800V车型G9和G6,计划2023年4季度推出一款高压纯电MPV,预测2023年小鹏800V车型占BEV销量比重达29%;
5、理想:理想预计2023年推出800V纯电MPV,到2025年形成5款高压纯电车型,预测2024年其800V车型占BEV销量比重达15%,2025年其800V车型占BEV销量比重达27%。
发展趋势:
1、短期内:800V平台应用于中高端车型,且需要兼容400V直流充电桩以及交流桩;
2、中长期:800V高压平台电动车型渗透率将持续提升,2030年800V以上高压平台电动车渗透率达23%,销量超200万辆。
800V高压平台方案能够有效提升补能效率,因而受到主机厂青睐,主机厂纷纷开始规划布局800V高压车型。为与高压平台车型进行匹配,车企通过自建以及合建等方式积极推动大功率超充桩网络建设。
使用800V高压架构之后,充电功率在国标60kW、国标120kW、国标180kW和超级充电桩上充电功率分别有不同的提升。同时主流800V高压车型也使用高倍率快充电池,二者结合取得了良好的补能效果。
碳化硅功率半导体耐压等级高、开关频率范围宽,已成为800V电驱动系统的核心部件,搭配800V高压架构能够最大效率改善电动车续航里程。为进一步提高整车续航里程,多家车企也开始极大SiC产业的布局和量产,传统车企中的东风、一汽红旗、广汽埃安、上汽均已自主研发出800V SiC电驱动产品,新势力中的小鹏已推出搭载自研800V SiC电驱动产品的量产车型,蔚来、理想、哪吒也已规划自研800V SiC电驱动产品。
车企技术布局方面,现代起亚已推出多款畅销的800V量产车型,如现代IONIQ5、现代IONIQ6、起亚EV6等,2022年旗下800V车型占BEV销量比重达90%。现代起亚在韩国自建E-pit超充站,在中美欧等地则采用合作共建的方式布局超充桩。预计后续将采用意法半导体、安森美与英飞凌的SiC功率模块,并搭载纬湃科技三合一高压电驱动系统。
就800V高压平台的发展趋势而言,由于电池系统、电驱动以及高压附件的绝缘耐压等级和散热性能有较大提升,导致整体成本有所增加,因而短期内800V高压平台技术主要应用于20万以上的中高端车型。同时受限于相对有限的大功率直流桩数量,800V平台短期内也需要兼容400V直流桩与交流桩。中长期来看,800V高压快充有望成为重要发展趋势,结合各大车企800V车型的规划来看,预计2025年800V及以上高压电动车型渗透率达11%,到2030年800V及以上高压电动车型渗透率达23%,销量超200万辆。
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