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淺析各大汽車企業(yè)的800V系統(tǒng)路線

2022-07-15 14:59:29·  來源:EV汽車邦  
 
提到800V高壓系統(tǒng),大家不約而同會想到保時捷Taycan,作為800V系統(tǒng)技術(shù)的典型量產(chǎn)車型,保時捷在這方面進(jìn)行了大量深入研究。那么我們首先捋一捋純電動車的電壓平

提到800V高壓系統(tǒng),大家不約而同會想到保時捷Taycan,作為800V系統(tǒng)技術(shù)的典型量產(chǎn)車型,保時捷在這方面進(jìn)行了大量深入研究。
那么我們首先捋一捋純電動車的電壓平臺系統(tǒng)。電動車的動力來自大功率電機(jī),電機(jī)的能量來自電池,電池和電機(jī)之間的能量輸送通道自然就是高壓電線。而普通電動汽車,只會有兩個電壓平臺——即高壓和低壓。

高壓系統(tǒng)一般是400V左右,用于驅(qū)動車輛和電空調(diào)壓縮機(jī)或驅(qū)動熱泵或PTC用來制熱。低壓則是12V,負(fù)責(zé)驅(qū)動車上所有的控制器,以及娛樂、車身等用電需求。

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純電動汽車的高壓電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(來源:驅(qū)動視界)
具有800V高壓電氣系統(tǒng)的電動汽車(EV)可以實現(xiàn)更快的充電速度和更輕的重量,從而使它們在兩次充電之間可以行駛得更遠(yuǎn),增加續(xù)航里程。一些汽車制造商已經(jīng)開始采用這項技術(shù)。在800V高壓系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,哪些企業(yè)已經(jīng)在路上了?接下來盤點部分企業(yè)800V系統(tǒng)路線。


保時捷Taycan


Taycan是保時捷在800V電氣系統(tǒng)上的重要詮釋!
保時捷在2019推出的全電動Taycan跑車中安裝了800V系統(tǒng),并聲稱其能在兩次充電之間可行駛長達(dá)420公里的路程。只要它們使用的是能夠以高達(dá)270kW的功率運行的快速充電器,這種系統(tǒng)就可以大大縮短充電時間。
如果充電器提供800V和至少300A的電流,Taycan可以在22.5分鐘內(nèi)為5%到80%的電量進(jìn)行充電。400V充電器通常僅提供50kW。相同的充電時間將需要90分鐘?!北r捷電動汽車主管Otmar Bitsche說。

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800V系統(tǒng)還可以保持更大的功率;較高的電壓可為電池充電時使用較低的電流,從而減少過熱并保持更好的功率。這有助于更大的行駛距離。

同時它還減輕重量,因為在電氣系統(tǒng)中需要的銅更少。電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上比內(nèi)燃機(jī)簡單得多,并且在其核心處有一個轉(zhuǎn)子,該轉(zhuǎn)子由變化的磁場驅(qū)動。為了產(chǎn)生這種磁場,電氣系統(tǒng)經(jīng)常使用的金屬量是內(nèi)燃機(jī)中的銅量的四倍。電壓的升高減少了對大量銅的需求。電動機(jī)質(zhì)量減輕,從而在車輛中釋放了用于電池的空間。
近期,保時捷宣布全新緊湊型SUV純電動Macan將于2023年正式發(fā)布,該車將會配備800V電氣架構(gòu)。


博格華納(BorgWarner)


2020年博格華納收購德爾福(燃油驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)秀零部件巨頭),使得博格華納在電子和功率電子產(chǎn)品方面的技術(shù)實力和業(yè)務(wù)規(guī)模不斷優(yōu)化,電驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域的地位不斷攀升。
同時在今年2月份,博格華納又有新的動作,推出用于混合動力和電動商用車車的800V電機(jī)——HVH320。

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HVH320電機(jī)
HVH320通過800V電池運行,峰值效率能達(dá)到97%。功率超過400 kW,噪音低,可實現(xiàn)高達(dá)1270 Nm的扭矩,并計劃于2024年投產(chǎn)。博格華納表示借助于800V架構(gòu),用戶可以明顯縮短充電時間,并獲得更高的功率密度。該模塊化電機(jī)平臺擁有四種不同的版本,可以滿足多種用戶需求。目前,已有一家歐洲卡車制造商成為該產(chǎn)品用戶。該技術(shù)支持車輛換擋時序控制,并可在制動或下坡行駛時產(chǎn)生動力為電池充電。
博格華納HVH電機(jī)系列既適用于輕型乘用車,也適用于重型商用車,而HVH 320是該系列的最新產(chǎn)品。該多功能電機(jī)采用專利定子繞組,易于集成,可提供完整外殼電機(jī),或作為轉(zhuǎn)子/定子組件,還可用于驅(qū)動架構(gòu)中的許多不同位置。
2021年4月份上海車展上,博格華納相繼展出800V電驅(qū)動模塊、高壓發(fā)卡式(HVH)電機(jī)、高壓碳化硅(SiC)逆變器、FCAS氫燃料電池空壓機(jī)、S型繞組電機(jī)、500Bar汽油直噴系統(tǒng)等產(chǎn)品。

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800V碳化硅逆變器
其中高壓碳化硅(SiC)逆變器是第一款將碳化硅電源開關(guān)用于800V應(yīng)用的逆變器,使用了Viper的專利碳化硅電源開關(guān)。該逆變器具有雙面散熱的能力,整體尺寸縮小30%,逆變器重量減少40%,功率密度提高25%。另外消除了焊線,提高功率模塊的耐久性,具有更好的導(dǎo)熱特性和更好的高溫穩(wěn)定性。


采埃孚(ZF)
2021年1月1日,采埃孚集團(tuán)對外發(fā)布正式成立電驅(qū)傳動事業(yè)部(由原乘用車傳動技術(shù)事業(yè)部和電驅(qū)動事業(yè)部合并),并由傳統(tǒng)傳動產(chǎn)品向電驅(qū)動產(chǎn)品轉(zhuǎn)型。

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2021年3月,采埃孚對外公布將在今年啟動生產(chǎn)首批客戶預(yù)定的800VSiC功率電子系統(tǒng),并于中國和歐洲批量生產(chǎn)。零部件企業(yè)發(fā)力800V高壓系統(tǒng)在如今看來已很常見,2021年更是采埃孚走向新技術(shù)市場的發(fā)力之年。

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在800V功率電子中采用了新的芯片技術(shù):用SiC基功率器件來代替Si基。與傳統(tǒng)電動汽車采用的硅 (Si) 技術(shù)相比,碳化硅 (SiC) 功率器件可以提高電池續(xù)航里程、改善其性能并縮短充電時間。根據(jù)采埃孚此前發(fā)布的信息,800V SiC三合一電驅(qū)動系統(tǒng)較之400V將在輸出功率上提升33%,重量上減少25%,峰值效率提升11%。

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調(diào)整后的相關(guān)模塊結(jié)構(gòu)能顯著減少漏感,效率和賽車性能可以再次顯著提高。但是,不僅功率電子器件和電動機(jī)已經(jīng)優(yōu)化,也進(jìn)一步改善了傳動系統(tǒng),新開發(fā)的齒輪技術(shù)有助于提高效率和重量,同時保持相同的使用壽命。
采埃孚電動汽車系統(tǒng)部負(fù)責(zé)人貝特·海爾維格(Bert Hellwig)表示:“對于電動汽車的日常使用,從一次電池充電中獲得盡可能多的續(xù)航里程非常重要。能量轉(zhuǎn)換效率每提高百分之一,范圍就會增加百分之二?!?/strong>


AVL


奧地利AVL公司又名“李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備公司(AVL List GmbH)”,成立于1948年,是一家在世界汽車、發(fā)動機(jī)行業(yè)擁有很高知名度和良好聲譽的高科技公司,也是全球規(guī)模最大的從事內(nèi)燃機(jī)設(shè)計開發(fā)、動力總成研究分析以及有關(guān)測試系統(tǒng)和設(shè)備開發(fā)制造的私有公司,全世界所有的發(fā)動機(jī)制造商都在AVL的客戶名單里,特別是內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。
AVL憑借這些技術(shù)經(jīng)驗優(yōu)勢,為全球汽車生產(chǎn)企業(yè)及零部件配套企業(yè)提供專業(yè)的測試及解決方案。同時AVL于800V技術(shù)上也有著許多年的經(jīng)驗及成果。

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2011年,AVL首次提出800V動力系統(tǒng)概念;

2012年,AVL建立使用AVL組件進(jìn)行構(gòu)建和調(diào)試(電池,集成逆變器的電動機(jī));

2013年,AVL在800V技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化主要體現(xiàn)在:快速充電,性能,駕駛功能等領(lǐng)域;

2015年,AVL800V動力總成集成技術(shù)在MD Truck上應(yīng)用;

2017年,開發(fā)出AVL E-Axle 800;

2019年,進(jìn)一步開發(fā)出800V 高壓高速 E-Axle;

2020年,AVL800V HS E-Axle 應(yīng)用于特斯拉HPD......


吉利


2020年9月,吉利汽車發(fā)布了全新純電動車架構(gòu)——浩瀚SEA架構(gòu)以及該平臺首款純電動車型領(lǐng)克ZERO Concept。浩瀚SEA架構(gòu)歷時4年打造,是從智能電動時代用戶的出行體驗出發(fā)而打磨出來的架構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)轎車、SUV、MPV、純電全車型的覆蓋。

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SEA架構(gòu)擁有全球最大帶寬的智能純電架構(gòu)+全球最高效的智能電動汽車解決方案,能夠覆蓋1800mm-3300mm的軸距。
同時能搭載最大800V高電壓系統(tǒng),這個技術(shù)此前只在保時捷Taycan上有所運用,新車實現(xiàn)充電5分鐘,續(xù)航超120公里。官方還承諾了20萬公里行駛無衰減,保證200萬公里壽命的設(shè)計,針對性研發(fā)的兩擋電動變速器能夠承受8000N·m的峰值扭矩。


現(xiàn)代(E-GMP)
2020年12月2日,現(xiàn)代汽車集團(tuán)發(fā)布了全新電動車平臺“E-GMP”。同時宣布2021年將在電動車領(lǐng)域發(fā)力,計劃陸續(xù)推出現(xiàn)代汽車“IONIQ(艾尼氪)5”和起亞汽車“CV”(項目名稱)兩款全新電動汽車,而E-GMP作為一款技術(shù)密集型全新平臺,將成為新一代電動汽車產(chǎn)品線陣容的框架結(jié)構(gòu)。

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E-GMP延續(xù)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點,同時將實現(xiàn)轎車、CUV、SUV,高性能、高能效車等各種車型匹配。

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E-GMP平臺搭載400V/800V多功能快充系統(tǒng),充分利用車輛的驅(qū)動用電機(jī)和逆變器,將充電基礎(chǔ)設(shè)施提供的400V電壓升壓至最適合車輛系統(tǒng)的800V電壓,讓車輛在14分鐘內(nèi)可充電80%,完全充滿可行駛600km(NEDC標(biāo)準(zhǔn)工況)。即便只充電5分鐘,也可行駛大約100km?,F(xiàn)代方面表示也正在不斷建設(shè)800V高電壓的超高速充電基礎(chǔ)設(shè)施,相信在基建設(shè)施逐步完善后,能夠在一定程度上降低消費者的續(xù)航焦慮問題。


江淮汽車&博世


2021年4月20日,安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司(簡稱“江淮汽車”)與博世動力總成系統(tǒng)中國區(qū)在上海簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。雙方將在400V和800V電驅(qū)系統(tǒng)、碳化硅逆變器和電驅(qū)橋全方面開展合作。

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400V單減速器系統(tǒng)將用于輕卡等商用車,預(yù)計今年年底具備小幅量產(chǎn)能力。800V高壓電驅(qū)系統(tǒng)匹配全新乘用車產(chǎn)品,伴隨而來的還有逆變器的核心,即新一代功率半導(dǎo)體碳化硅芯片。
江淮汽車聯(lián)手全球供應(yīng)巨頭博世,表面上是對有發(fā)展與市場空間的技術(shù)進(jìn)行儲備,深層里,也讓我們看到了江淮汽車對于高端新能源乘用車的“野心”。
江淮汽車成立于1964年,是一家集全系列商用車、乘用車及動力總成研產(chǎn)銷于一體,涵蓋汽車出行、金融服務(wù)等眾多領(lǐng)域的綜合型汽車企業(yè)集團(tuán)。2019年11月份開始,江淮汽車加快了乘用車產(chǎn)品的更新迭代,同時與大眾深度合作,“按照德國VDA質(zhì)量管理要求,江淮汽車投入兩億元進(jìn)行生產(chǎn)線升級,產(chǎn)品通過與江淮大眾思皓共線生產(chǎn),全面共享大眾技術(shù),從而達(dá)到大眾全球質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。”江淮汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人曾對外表示。
博世集團(tuán)作為全球第一大汽車技術(shù)供應(yīng)商,于1909年首次進(jìn)入中國市場。在這一百多年里,與國內(nèi)企業(yè)深度合作共同發(fā)展,研發(fā)成果涉及汽車智能交通、工業(yè)、消費品以及能源與建筑技術(shù)領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)解決方案。在汽車領(lǐng)域?qū)④囕v技術(shù)專業(yè)知識與硬件,軟件和服務(wù)相結(jié)合,業(yè)務(wù)范圍涵蓋了汽油系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、汽車底盤控制系統(tǒng)、汽車電子驅(qū)動、起動機(jī)與發(fā)電機(jī)、傳動與控制技術(shù)等,為企業(yè)提供完整的出行解決方案。


北汽新能源&華為


2021年4月17日晚,北汽新能源汽車高端品牌極狐宣布,這款搭載了華為的Huawei inside,可實現(xiàn)708km(NEDC)的續(xù)航里程。同時在技術(shù)上它已經(jīng)達(dá)到自動駕駛的級別:

· NEDC最大708km續(xù)航

· 800V閃電秒充,2.2C閃充技術(shù)(10分鐘充入195km,15分鐘電量30%充至80%)

· 百公里加速最快3.5秒,20次連續(xù)加速無衰減

· 智能高階自動駕駛系統(tǒng)

· Harmony OS鴻蒙智能互聯(lián)系統(tǒng)

· 麒麟990A座艙芯片

· 21.69英寸4K大屏,3840x720,180PPI

· 哈曼卡頓,12揚聲器+1低音單元


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華為數(shù)字能源產(chǎn)品線智能電動領(lǐng)域副總裁彭鵬,在第十屆新能源汽車國際論壇上也強(qiáng)調(diào):整車選擇高壓架構(gòu)是實現(xiàn)超級快充的必經(jīng)之路,800V左右的高壓在當(dāng)前可以支撐實現(xiàn)2C的快充。對于一個搭載100度電的車,在當(dāng)前400V電壓平臺,250A電流下,需要30分鐘才能充電30%-80%,如果電壓提升到800V左右,15min就可完成充電30%-80%,基本上可以滿足現(xiàn)階段消費者的快充需求。未來隨著電流提升到500A之后,800V的高壓車型可輕松實現(xiàn)7.5分鐘充電30%-80%,真正達(dá)到“加油一樣的充電體驗”。


比亞迪


在4月19日上海車展上,比亞迪發(fā)布下一代純電動汽車的搖籃——e平臺3.0(兼具智能、高效、安全、美學(xué)四大優(yōu)勢)。

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據(jù)比亞迪官方數(shù)據(jù),基于e平臺3.0的純電動汽車風(fēng)阻系數(shù)低至0.21,百公里加速2.9s,充電五分鐘可行駛150公里,續(xù)航里程最大可突破1000公里。此外,它還具有以下優(yōu)勢:

· 構(gòu)建了全新的車身結(jié)構(gòu)、電子電氣架構(gòu);

· 加入了比亞迪自己的車用操作系統(tǒng)——BYD OS;

· e平臺 3.0這一次不僅做到了讓車“跑得遠(yuǎn)”,還要“充得快”;

· e平臺 3.0加入了800V閃充技術(shù),電動車充電5分鐘,行駛150km;

· e平臺 3.0的能耗控制也相當(dāng)優(yōu)秀,百公里電耗比同級別車型降低 10%,冬季續(xù)航里程至少提升10%

松正


2021年2月,天津松正經(jīng)過與客戶進(jìn)行多輪技術(shù)方案討論,最終獲得國內(nèi)某自主品牌主機(jī)廠高壓800V扁線油冷電機(jī)項目定點。該項目的定點,標(biāo)志著天津松正高壓800V扁線油冷電機(jī)再次獲得主機(jī)廠的認(rèn)可。

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天津松正通過多年的技術(shù)、設(shè)備研發(fā)、工藝開發(fā)和實際市場應(yīng)用,在高壓絕緣、耐油、壽命等方面實現(xiàn)技術(shù)突破,為未來更多的高壓項目合作實現(xiàn)技術(shù)保障。......
卡迪夫大學(xué)汽車工業(yè)研究中心的Peter Wells教授曾說:“就像汽車行業(yè)中”高級”技術(shù)通常選擇類似,我們可以預(yù)期由于競爭壓力而迅速向大眾市場轉(zhuǎn)移。在某些情況下,制造商已經(jīng)設(shè)計了當(dāng)成本下降以及競爭力要求此類系統(tǒng)時,能夠從400V提升到800V的能力?!薄皽p輕重量的800V系統(tǒng)將進(jìn)一步幫助增加續(xù)航和加速性能,或者允許更大范圍的更大電池組?!?/span>

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