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碳化硅的崛起,与电动汽车的800V高压平台系统算是“绝配”。在800V高压平台火热的趋势下,未来几年SiC功率元器件将随着800V平台的大规模上车进入快速爆发阶段。
电动汽车为什么要上800V?无论是厂家还是车主,对“充电5分钟,续航200km”的效果都是梦寐以求的。想要达到这个效果,就要解决两大需求痛点:
一,就是让充电性能大幅提升,快速提升电池充电速度。
二,就是提高整车运行效率,在同等电量情况下,延长续驶里程。
800V 电压平台具有更高的充电速度。电动汽车的充电速度一直以来都是制约其普及的一个重要因素。目前市场上的充电桩大多支持380V电压,而采用800V电压平台可以使得充电功率达到更高的水平,从而大大缩短了充电时间。这意味着,电动汽车用户在等待充电时可以更短的时间就能完成充电,极大地提高了便利性。
采用800V电压平台还可以提升车辆的性能表现。在相同的电池容量下,采用高电压平台可以减小电池的体积和重量,从而提高车辆的效率和动力。此外,通过改进电池管理系统,可以实现更精细的能量控制,使得车辆在不同行驶工况下的表现更加优秀。
800V电压平台还可以降低车辆的制造成本。由于采用了高电压技术,可以减少电池的数量,从而降低制造成本。同时,高电压平台还可以减少零部件的数量,进一步降低了生产成本。
因此,如果还使用原来400V所用的充电导线尺寸,使用800V则可以提升充电功率。也就意味着,在800V平台下,可以使用较细的充电导线。
华为的一项研究显示,采用了800V高压模式的快充支持30%-80%SOC最大功率充电;而低压大电流模式仅能在10%-20%SOC进行最大功率充电,在其他区间充电功率下降的非常迅速。可见,800V高压模式能支持更长时间的快充。
而800V使整车运行效率更高。电流不变时,电池电压越高,电机的功率越大,电机驱动的效率也越高。所以,800V高压平台容易实现高功率和大扭矩以及更好的加速性能。
虽然说800V给电动车带来的补能效率提升是质变级的,但800V落地推广的最大阻碍之一就是成本问题。
800V平台会带来哪些改变?我们可以从后往前推。
如果电动汽车架构升级到800V,那么它高压元器件的标准也就会相应地提高,其中逆变器也会从传统的IGBT器件换成碳化硅(SiC)材料MOSFET器件。逆变器是成本仅次于电池的零部件,如果升级成SiC,成本又提高了一个档次。但对于整车厂而言,应用碳化硅一般不会单一考虑功率器件成本,更重要的是考虑整车成本变化。因此,如何找到SiC带来的成本节约与其本身高昂成本之间的平衡很重要。
在SiC方面,第一个吃螃蟹的人是特斯拉。2018年,特斯拉在Model 3中首次将IGBT模块换成了SiC模块。在相同功率等级下,碳化硅(SiC)模块的封装尺寸明显小于硅(Si)模块,并且开关损耗降低了75%。而且,换算下来,采用SiC模块替代IGBT模块,其系统效率可以提高5%左右。
但随着800V的到来,不光是逆变器,车载充电器、DC/DC转换器以及充电桩都对SiC有较强需求。预计到2027年,SiC器件市场将从2021年的10亿美元业务增长到60亿美元以上。
800V电气架构升级具备长期趋势,SiC的受益也是最大的。其他部件平滑升级,SiC器件的风口有望实实在在到来。
最后,配合补能基础设施的落地,800V高压架构才是究极完成体,才能真正意义上到达“800V元年”。
审核编辑:黄飞
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