電子發燒友網報道(文/梁浩斌)最近多家車企推出的新車型搭載了全新的平臺,平臺電壓從過去的800V再次提升到900V甚至1000V。包括煥新極氪001和極氪7X上搭載了全棧900V高壓架構,零跑D19純電版則搭載了全棧1000V架構。
近幾年在電動汽車上,800V高壓平臺的普及進展不斷加速。2022年,800V平臺還只被應用在25萬以上車型上;到2023年,首次突破20萬大關,下沉至20萬以下價位;去年,廣汽埃安AION V率先突破15萬以下價位,實現800V+碳化硅的配置;而今年,零跑B10在10萬元價位也落地了800V平臺。
在實現技術下放,市場普及的同時,那么更高價位的車型要如何體現出差異化?繼續提高平臺電壓就是其中一個方向。
更高的電壓有什么好處?
從過去400V到800V的經驗來看,汽車母線電壓的提升,帶來最顯著的特性就是充電功率大幅提升,大幅縮短充電所需時間。
實際上,早在今年三月,比亞迪發布兆瓦閃充技術,并在漢L EV以及唐L EV上首發搭載1000V超級e平臺,配合10C電池、580kW十合一電驅以及1000V/1000A輸出的充電樁實現1000kW的充電功率,刷新了全球量產最大充電功率的紀錄,5分鐘可增加400公里續航。
零跑D19采用1000V平臺的純電版則標稱15分鐘補能350km,這大概是電池充電倍率限制了。
而能夠支持兆瓦充電的充電樁設備目前也已經有不少產品已經亮相,包括今年1月的CES 2025上,道通科技推出的MaxiCharger DT1500兆瓦級充電系統,峰值功率高達1.2兆瓦,輸出電流高達1500A,主要面向商用車市場;去年9月嵐圖展示的兆瓦級品牌超充快充樁“嵐圖VP1000”,該充電樁峰值功率1000kW,峰值電流1000A,最大電壓1000V;華為兆瓦級充電樁最大充電電流2400A,最大功率1.5兆W,面向商用車。
當然,要實現兆瓦充電,除了充電樁外,車輛的平臺電壓、電池等都非常重要。比如煥新極氪001就搭載了全球最高的12C充電倍率95度神盾金磚電池,最快能夠在7分鐘完成10%到80%的補能。
除了充電功率之外,高壓架構帶來的另一個優勢就是電驅能效提高。在同樣功率下,電壓越大,電流越小;而在電阻相同的情況下,電流的平方和溫升成正比,所以高壓平臺能夠做到更大功率或降低熱管理壓力。
同時,高壓平臺也有助于車輛輕量化,首先是在同功率下提高了電壓,電流降低,那么所需的輸電導線或是電氣元件也可以降低銅材用量,或是直接使用重量更輕的鋁導線;其次是熱管理壓力降低后,可以相應縮小冷卻模塊的體積,進一步降低整車重量。
熱損失降低,即降低了能量損耗;車輛進一步輕量化,降低車輛能耗;加上高壓平臺往往需要使用SiC等第三代半導體器件,進一步降低元件開關損耗,因此綜合來看高壓平臺能夠為整車的行駛能耗帶來10%左右的提升。
當然,在高壓平臺下,往往車企也會順應提高車輛電驅的輸出功率,那么就可以在日常行駛能耗接近的情況下,為車輛提高更強的加速性能。
進入1000V時代,核心器件有哪些變化?
在目前市面上的800V平臺上,普遍已經使用SiC功率模塊作為主驅逆變器的核心,而其中為了留足安全冗余,一般會使用1200V的SiC MOSFET。
因為雖然同是800V平臺,很多廠商的定義是較為模糊的,有些實際電池包的額定電壓是只有600V左右,那么在滿電的時候,電池包的電壓可能就在700V以上;有些車型的電池包額定電壓已經接近700V,那么滿電的時候電池包電壓可能會超過800V。
為了避免工作時可能出現的電壓尖峰,所以功率器件的耐壓一般會留足安全冗余。所以目前市面上號稱800V平臺的車型,一般都是使用1200V SiC MOSFET。
那么當電壓到了1000V,1200V SiC MOSFET就不太能滿足汽車應用的冗余需求了,主流的SiC MOSFET耐壓規格在1200V后是1700V,提高非常多,這會帶來更高的成本。因為功率器件的耐壓能力主要是取決于襯底厚度和外延層質量,在耐壓能力提升時,也需要更高質量、更高成本的外延片。
面對這個問題,比亞迪的做法是自研1500V SiC MOSFET。比亞迪表示,依托集團垂直整合優勢,快速開發推出1500V大功率SiC芯片,解決了模塊耐壓瓶頸,這是汽車電機驅動領域首次大規模量產應用的最高電壓等級SiC芯片。
1500V平衡了成本和耐壓需求,在1000V平臺中得以保障了系統的安全,同時也一定程度上控制了成本。
最近英飛凌也推出了CoolSiC? MOSFET 1400V G2系列,支持更高的直流母線電壓,可實現更優異的熱性能、更小的系統尺寸,以及更高的可靠性。1400V電壓等級為更快的開關速度提供了額外裕量,并簡化了過壓保護措施。這有助于降低對功率降額使用的需求,同時提升整個系統的可靠性。
隨著電動汽車母線電壓往1000V發展,1400V乃至1500V耐壓的SiC MOSFET規格可能未來會得到市場青睞。不過,1000V也大概率不會是電動汽車的終點,未來隨著電池技術的發展,更快的充電速度需求下,更高電壓的應用也會持續發展下去。
近幾年在電動汽車上,800V高壓平臺的普及進展不斷加速。2022年,800V平臺還只被應用在25萬以上車型上;到2023年,首次突破20萬大關,下沉至20萬以下價位;去年,廣汽埃安AION V率先突破15萬以下價位,實現800V+碳化硅的配置;而今年,零跑B10在10萬元價位也落地了800V平臺。
在實現技術下放,市場普及的同時,那么更高價位的車型要如何體現出差異化?繼續提高平臺電壓就是其中一個方向。
更高的電壓有什么好處?
從過去400V到800V的經驗來看,汽車母線電壓的提升,帶來最顯著的特性就是充電功率大幅提升,大幅縮短充電所需時間。
實際上,早在今年三月,比亞迪發布兆瓦閃充技術,并在漢L EV以及唐L EV上首發搭載1000V超級e平臺,配合10C電池、580kW十合一電驅以及1000V/1000A輸出的充電樁實現1000kW的充電功率,刷新了全球量產最大充電功率的紀錄,5分鐘可增加400公里續航。
零跑D19采用1000V平臺的純電版則標稱15分鐘補能350km,這大概是電池充電倍率限制了。
而能夠支持兆瓦充電的充電樁設備目前也已經有不少產品已經亮相,包括今年1月的CES 2025上,道通科技推出的MaxiCharger DT1500兆瓦級充電系統,峰值功率高達1.2兆瓦,輸出電流高達1500A,主要面向商用車市場;去年9月嵐圖展示的兆瓦級品牌超充快充樁“嵐圖VP1000”,該充電樁峰值功率1000kW,峰值電流1000A,最大電壓1000V;華為兆瓦級充電樁最大充電電流2400A,最大功率1.5兆W,面向商用車。
當然,要實現兆瓦充電,除了充電樁外,車輛的平臺電壓、電池等都非常重要。比如煥新極氪001就搭載了全球最高的12C充電倍率95度神盾金磚電池,最快能夠在7分鐘完成10%到80%的補能。
除了充電功率之外,高壓架構帶來的另一個優勢就是電驅能效提高。在同樣功率下,電壓越大,電流越小;而在電阻相同的情況下,電流的平方和溫升成正比,所以高壓平臺能夠做到更大功率或降低熱管理壓力。
同時,高壓平臺也有助于車輛輕量化,首先是在同功率下提高了電壓,電流降低,那么所需的輸電導線或是電氣元件也可以降低銅材用量,或是直接使用重量更輕的鋁導線;其次是熱管理壓力降低后,可以相應縮小冷卻模塊的體積,進一步降低整車重量。
熱損失降低,即降低了能量損耗;車輛進一步輕量化,降低車輛能耗;加上高壓平臺往往需要使用SiC等第三代半導體器件,進一步降低元件開關損耗,因此綜合來看高壓平臺能夠為整車的行駛能耗帶來10%左右的提升。
當然,在高壓平臺下,往往車企也會順應提高車輛電驅的輸出功率,那么就可以在日常行駛能耗接近的情況下,為車輛提高更強的加速性能。
進入1000V時代,核心器件有哪些變化?
在目前市面上的800V平臺上,普遍已經使用SiC功率模塊作為主驅逆變器的核心,而其中為了留足安全冗余,一般會使用1200V的SiC MOSFET。
因為雖然同是800V平臺,很多廠商的定義是較為模糊的,有些實際電池包的額定電壓是只有600V左右,那么在滿電的時候,電池包的電壓可能就在700V以上;有些車型的電池包額定電壓已經接近700V,那么滿電的時候電池包電壓可能會超過800V。
為了避免工作時可能出現的電壓尖峰,所以功率器件的耐壓一般會留足安全冗余。所以目前市面上號稱800V平臺的車型,一般都是使用1200V SiC MOSFET。
那么當電壓到了1000V,1200V SiC MOSFET就不太能滿足汽車應用的冗余需求了,主流的SiC MOSFET耐壓規格在1200V后是1700V,提高非常多,這會帶來更高的成本。因為功率器件的耐壓能力主要是取決于襯底厚度和外延層質量,在耐壓能力提升時,也需要更高質量、更高成本的外延片。
面對這個問題,比亞迪的做法是自研1500V SiC MOSFET。比亞迪表示,依托集團垂直整合優勢,快速開發推出1500V大功率SiC芯片,解決了模塊耐壓瓶頸,這是汽車電機驅動領域首次大規模量產應用的最高電壓等級SiC芯片。
1500V平衡了成本和耐壓需求,在1000V平臺中得以保障了系統的安全,同時也一定程度上控制了成本。
最近英飛凌也推出了CoolSiC? MOSFET 1400V G2系列,支持更高的直流母線電壓,可實現更優異的熱性能、更小的系統尺寸,以及更高的可靠性。1400V電壓等級為更快的開關速度提供了額外裕量,并簡化了過壓保護措施。這有助于降低對功率降額使用的需求,同時提升整個系統的可靠性。
隨著電動汽車母線電壓往1000V發展,1400V乃至1500V耐壓的SiC MOSFET規格可能未來會得到市場青睞。不過,1000V也大概率不會是電動汽車的終點,未來隨著電池技術的發展,更快的充電速度需求下,更高電壓的應用也會持續發展下去。
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