电子发烧友网报道(文/梁浩斌)新能源汽车发展至今,800V高压平台已经成为一个确定性的推进方向。自2019年开始,保时捷在Taycan车型上首次应用800V平台成为第一个吃螃蟹的车企后,随着技术方案以及高耐压功率器件产业的持续成熟,搭载800V高压平台的车型迎来了新一轮上市热潮。
已发布的800V平台车型盘点,国内车企推动力不足
去年我们可以看到,各大车企扎堆发布800V架构平台,搭载800V平台的车型也开始陆续发布并量产。
在电子发烧友的不完全统计中,截至今年11月,全球范围内已经发布的800V平台车型共有15款,其中有12款已经实现量产上市。其中,作为全球首款800V平台电动汽车,保时捷近日宣布第十万台Taycan正式下线,同时Taycan也是目前累计销量最高的800V平台电动汽车。去年保时捷Taycan的销量就突破了4万辆,达到41296辆,是2020年20015辆的两倍多。
另一方面,从全球范围来看,目前在800V平台电动汽车上,推进力度最大的车企除了保时捷外,就是现代起亚汽车集团。从上面的表格中可以看到,现代起亚汽车集团旗下的现代、起亚、捷尼赛思三个品牌共6款车型采用了800V架构,并且目前在欧美市场表现较好。
根据现代和起亚的财报,今年1到10月现代Ioniq 5和起亚EV6是各自的主力销售车型,销量分别为77742台和68029台。
但国内车企方面,虽然800V平台的布局较早,但推动力似乎不足。极狐阿尔法S HI版是极狐与华为以“华为insight”模式打造的车型,搭载了华为提供的750V高压电气平台。这款车型早在2021年4月就已经官宣发布,但直到今年5月份才正式开始批量交付到车主手上。
而埃安 V Plus的6C快充版的880V平台电压并不是全系标配,以定价来看,这个高压平台版本的车型显然不是为了走量而推出的,目的大概是为了展示技术,产能不会太高。
目前来看,国内车企在800V平台上有可能会起量的暂时只有小鹏G9和阿维塔11两款,小鹏G9和阿维塔都全系列标配高压平台,这两家车企也是相对而言比较热衷于推动800V平台的。
相比于韩国的车企,国内车企在800V平台上车这件事上似乎显得没有那么激进。而在2021年下半年800V平台引发了一轮热潮之后,当时很多人预想中的2022年“800V平台普及潮”如今却没有到来,产品最终落地的玩家依然不多。
800V平台上车,SiC产能是关键
当然,还有很多车企的800V平台车型还在规划中,目前或许受限于SiC产品供应或研发进度等未能实现大规模量产。由于800V平台相比以往的电动汽车系统电压提升了近一倍,因此相关器件也需要用到更高耐压的产品,SiC其高耐压、高频的特性就成为了高压平台的最佳选择。包括小鹏G9、现代、起亚的多款车型都在其主驱上大量采用了SiC器件。
值得一提的是,搭载全球首款800V平台的保时捷Taycan实际上在主驱逆变器上没有采用SiC器件,而是较为传统的硅基IGBT模块,由日立AMS供应。根据此前外媒的拆解,Taycan上的功率模块采用了特殊的设计,采用二合一封装、改善绝缘设计和双面冷却等技术实现IGBT与800V系统的匹配。
不过客观地说 ,在Tycan的开发阶段,SiC器件其实还并不成熟,没有在电动汽车上大规模应用的先例。当时仅有刚刚推出的特斯拉Model 3在后桥主驱逆变器上采用了SiC器件,但以当时特斯拉的体量,难以作为参考。因此对保时捷来说贸然使用SiC产品到其首款电动车型上是具有较大风险的,结果就是,Taycan仅在OBC上部分采用了SiC模块。
要知道,SiC MOSFET器件与其相同额定参数的IGBT相比,总损耗可减少38%-60%。除此之外,SiC MOSFET在轻载工况下,也就是城市工况下的损耗表现相比IGBT优势会更加明显,折算成续航里程可以增加5%-10%。
另一方面,从初中物理知识中我们也能了解到,在同样功率下,电压越大,电流越小;而在电阻相同的情况下,电流的平方和温升成正比,所以高压平台能够做到更大功率或降低热管理压力。
不过目前全球SiC产能都处于供不应求的状态,以在旗下车型大规模采用SiC器件的特斯拉为例,目前特斯拉Model3中只在后电机逆变器模块上用上SiC MOSFET,但据测算,如果车用功率器件全采用SiC,单车用量将达到0.5片6寸SiC晶圆。
那么如特斯拉旗下车型的车用功率器件全部采用SiC,以其去年93万台销量的需求计算,一年的6寸SiC晶圆需求就高达46.5万片。以如今全球SiC衬底产能来看甚至无法满足一家车企的需求,更不用说SiC还有不少汽车以外的应用需求存在。
所以,800V上车目前还有三个方面问题摆在面前,一是还需要持续的大规模应用验证SiC器件可靠性,二是需要稳定充足的SiC产能保证,三是成本的持续下降。
目前被应用在量产车型上的车规级SiC MOSFET主要由英飞凌、ST、罗姆三家供应,供不应求现象较为严重。但随着近几年来第三代半导体材料在全球范围内掀起的扩产大潮,预计到2023年SiC衬底产能会有较为可观的涨幅。
电子发烧友在与国内一家SiC功率器件厂商的交流中也得知,目前除了衬底的产能在持续增长之外,SiC外延片的缺陷率也在逐年提升,也就是说SiC晶圆的利用率也会逐步提高,因此SiC衬底的需求其实不能只以目前单车的SiC器件应用量来预估。
所以乐观地预估,在未来两年解决SiC产能后,800V平台可能会首先在高端车型上陆续落地。随着产业成熟以及成本持续下降,国内SiC器件公司也会迎来登陆电动汽车主驱的巨大市场机会。
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