发布时间:2024-09-16 19:20:13 人气:
高端电动车“必经之路”?解读800V高压系统普及进度
从保时捷开始量产Taycan以后,800V系统就逐步进入高端化的定义。随着今年中国电动汽车“去水化”(B端和公用采购渠道的量少了),像中国这样的电动汽车市场逐步成熟化,能够站住潮头是非常关键的。本文一方面探讨现有的800V系统的普及速度,一方面也探讨一下电池系统设计,特别是能量扩展和第三代半导体SiC导入的关系。Part1:800V的系统在高端车型里普及速度
800V的SiC系统一方面是各个地方(车企)在研究,还有就是在纯电动赛车FormulaE中是标准配置,车企通过赛车收集这类“死贵”的、面向超高速的技术的使用极限。
1)从需求角度来看
前几日,Delphi宣布它拿到了欧洲豪华车企的下一代电动汽车的800V驱动系统逆变器订单。按照Delphi的说法,目前已经或得欧洲3/4的豪华OEM的订单(Porsche、Audi、Benz、BMW)。
比起欧洲车企虽然开始800V比较早,在美国这边,新势力车企LucidMotors的新车LucidAir预计2021年开始交付了;而后续通用的800V系统,特别是高压化的纯电动卡车是和Tesla的皮卡竞争的筹码;现代起亚也纷纷在自己的高端化BEV上搞起了800V系统,不过这几家的高压逆变器供应商是谁还没有宣布。从中国市场来看,比亚迪在汉EV上是首次使用SiC做高压系统,之前所做的600-700V的系统是基于IGBT的,现在在这个基础上前后轴配不同的驱动系统,作为尝试。
图1800V的故事刚刚开始
在Cree的投资日报告里面,福特也在测试,也就是围绕美国的这个SiC资源,美国电动汽车制造企业在下一代电动汽车方面的规划都是围绕这个比较强的点去做的。自从特斯拉在Model3的逆变器和车载充电机上使用以后,IGBT模块在高端车上似乎不香了。
图2福特使用Cree的SiC模块的测试结果
2)从供应角度来看
2019年5月,Cree公司开始了一项耗资10亿美元、历时5年多的工厂优化计划,以纽约州马西(莫霍克谷)的200mmSiC晶圆自动化制造工厂为支撑,加上达勒姆的美国园区总部正在进行的“超大型材料”工厂扩建,整个计划在2022年投产。
图3Cree的供给情况
Part2:高压化带来对系统的配置差异
从目前来看,大概做到110-112串是极限了,正常的电压在418V左右,高电压状态是往上接近IGBT使用电压的极限。由于两个方向的考虑,比拼下一代电池的续航和充电速度两个特性,想要达到比较好的结果,电压就是需要往上调。
现在的问题主要有两个:
1)SiC可靠供应问题:这个活不是那么容易做的,特别是在高性能汽车里面,怎么弄都是很恶劣的工况,前段时间某企业用SiC在车载充电机里面,弄不好可能用一年就会批量出问题,这不是开玩笑的事情。
2)SiC的价格问题:虽然大家都做高端跑点量没问题,但是架不住现在的趋势大家都要去抢高端抢供应,从价格预测来看是产能供给上去了,有很大的降价空间,但是需求也是爆发式的。
小结:我觉得现在BEV应用最后落到实处,就是电池和功率模块两个核心供应瓶颈点,在这个链条再往上都涉及到材料,趋势是这样的,怎么保证资源和技术的获取又是个故事了。
图|网络及相关截图
作者简介:朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,著有《汽车电子硬件设计》。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
EV、HEV、PHEV分别指什么?
EV、HEV、PHEV你知道吗EV
Bai Battery Electrical Vehicle的英文缩写,指的就是纯电动汽车,通常都是被叫为EV。纯电动汽车以电池作为车辆的全部动力来源,只依靠动力电池和驱动电机来为车辆提供行驶的动力,主要由底盘、车身、动力电池、驱动电机、电气设备等系统组成。
优点在于能量转换的效率高,并且能做到真正意义上的尾气零排放,无噪音。缺点也就是其最大的短板续航方面的问题。代表车型有比亚迪汉EV、特斯拉ModelS、帝豪EV等。
HEV
Hybrid Electric Vehicle的缩写,意为混合动力汽车,指的就是油电混合的车型。HEV车型是在传统的发动机驱动上加装了一套电驱动系统以进行混合动力驱动,其主要的动力来源还是依靠发动机,只不过有了电机的加入后,能够减少对燃油的需求,一般在起步或者低速阶段依靠电机行驶,当速度上来后或者是急加速、爬坡等路况,再由发动机和电机协同工作,提供动力驱动汽车。
并且还有一套能量回收系统,能够在制动或者下坡时,通过该系统对电池进行充电。代表车型有丰田普锐斯、丰田雷凌双擎、雅阁混动等。
PHEV
插电式混合动力汽车Plugin Hybrid Electric Vehicle的英文缩写,它拥有传统的发动机和EV系统两套独立动力系统,主要动力来源是以发动机为主,电动机为辅。但是与HEV不用的是,它可以通过插电口对动力电池进行充电,以纯电模式行驶,当动力电池没电时,又可以通过发动机作为一般的燃油车行驶。
其优点就在于两套动力系统是独立的存在,既可以作为纯电动车型行驶,没电时也可以作为普通燃油车行驶,免受续航方面的困扰。缺点就是成本较高,售价也就随之提高,而且还要像纯电动车型一样安装充电桩。代表车型有宝马5系新能源、比亚迪DM-i系列。
三点立场,再论蔚来为什么瞧不上单电机?
今年成都车展上,蔚来汽车CEO李斌语出惊人「单电机都是耍流氓」,引发热议。实际上,双电机是蔚来汽车的「底线」,至于为什么瞧不上单电机,立场决定了态度。从蔚来汽车的立场出发,就很容易理解蔚来汽车为何会持有这种观点了。「不要省不该省的钱」
几乎所有人都清楚一台电动车最大的成本支出是什么,是电池。除此之外的电机、逆变器以及电控系统并非核心成本,也就是说到了电动车时代,衡量一辆车成本的关键点已经不再是动力,而是续航里程了。
电动车让马力变得廉价,此言的确不虚。
可能消费者陷在传统汽车的思维里还不能很快了解纯电动车的逻辑。对于传统汽车而言,发动机是最至关重要的部分,从1.5T到2.0T再到3.0T,更有甚者到V12引擎,动力线性增长,但成本是呈指数级增长的。
一台主流的豪华中级轿车,搭载1.5T发动机售价大概为30万,搭载2.0T高功率发动机则可以到40万,如果是3.0T的版本基本是60万,而4.0T则会卖到百万。
他们的加速时间是这样的:1.5T零百加速为9.4秒,2.0T加速时间为8.3秒,3.0T为4.7秒。4.0T为4秒。
传统引擎加速时间从9秒到4秒需要多付出60万,虽然不能严格意义上等于支出,考虑到税费、研发、成本,这个成本肯定是惊人的。
可是,这一切反应在纯电动车上,需要花费多少呢?
比亚迪汉,官方声称双电机版本最快可达3.9秒,单电机却来到了7.9秒。
广汽AionLX,官方声称80D双电机版本最快可以跑进4秒内,单电机版却到了8秒附近。
消费者在对车辆性能的感官体验上出现了巨大的差异,而这部分性能差异体现在纯电动车上又有多少成本呢。简单粗暴的问一句,一台电机到底值多少钱。
蔚来汽车说,一台电机的成本大概只有2-3万左右,所以蔚来说如果是经济型纯电动汽车,采用单电机无可厚非,但对于定价不菲的豪华纯电动来说,采用单电机是不能容忍的耍流氓行为。
2万左右的支出对蔚来汽车这种定位的高端纯电动而言,并不敏感,但减少这两万的支出,给用户带来效能、安全和性能上的妥协,蔚来汽车是绝对不肯做的。蔚来汽车不允许高端纯电动车没有一个强大的动力。
这是蔚来汽车的出发点,理解了这个出发点就明白了蔚来汽车如何看待单电机。
「各司其责,效能第一」
曾经向蔚来汽车提问过一个问题,虽然比亚迪、广汽推出的纯电动汽车单电机和双电机在性能上差异甚大,但特斯拉ModelY和Model3却不甚明显,性能一说是否能够自洽。
特斯拉Model3双电机性能版可以做到3.4秒的加速成绩,单电机也能做到5.6秒,是一个非常不错的成绩。
特斯拉是一家三电研发能力优秀的极客企业,Model3单电机版本后桥永磁电机功率达到了202千瓦,属于高功率电机,所以这台电机可以驱动Model3这一台小车跑出很快的加速能力。国内几乎没有对应的电机产品,国内许多企业采用的永磁电机功率普遍在160千瓦左右,自然跑不出好成绩。
另一方面,为了不断拉低售价,使产品能更多的销售出去,特斯拉从一开始就有做单电机版本的想法,所以Model3在造型上更加注重风阻、座椅也变得更加轻薄,一切能控制成本的地方都努力控制,为了保证单电机版的加速能力,也必须要把永磁电机功率做高。
蔚来汽车认为双电机是实现效能和性能平衡最合理的配备,不会推出单电机的产品,所以在搭配上一直是整体双电机输出为着眼点的,这一点和特斯拉有明显不同。
在蔚来看来,单永磁电机或许也能做到很好的加速能力,但是只依靠永磁电机只能在中低速下发挥出效能优势,在高速效能和加速性能上做了很多妥协。这是电机先天特性决定的。
永磁电机的转子为永久磁体,感应电机的转子不是磁体而是封闭线圈。
这两种结构决定了感应电机具有更高的转速极限,最高可达15000转每分钟,并且有更强的过载能力,最大可达额定值的5倍。同时感应电机结构坚固、成本低和可靠性好。
凡事有利有弊,跑得快的耐力不行,耐力好的爆发力不足。感应电机虽然在性能上有一定优势,但是峰值效率最高95%,低于永磁同步交流电机的97%。尺寸上,感应电机在相同功率下也要更大一些。
过去蔚来ES8推出时,面对特斯拉的竞争,要求加速能力比特斯拉更快,所以当时前后轴采用了两台大功率感应电机,为ES8提供了十分强大的加速能力,最终实现了比特斯拉快0.1秒的目标。不过,这种情况的弊端是,ES8的续航里程打折比较严重,电耗控制有进一步提升的空间。
后来蔚来汽车意识到,如果要实现比较好的能耗就需要感应电机和永磁电机相互搭配,于是在ES6和全新ES8上,修改为后轴布置倾向于高速高性能的感应电机,前轴布置低速时高效运转的永磁电机。
如此蔚来ES6即可在中低速时,获得更长的纯电动续航,同时高速路况时双电机同时工作,兼顾车辆的加速性能,减速时根据制动需求进行电机调配,普通制动由永磁电机制动能量回收,急减速则由双电机同时提供制动扭矩回收能量。
如果采用单电机,无论是感应电机还是永磁电机,都无法在性能和能耗之间找到一个平衡,性能很好的,续航打折比较严重,续航比较优秀的,性能又开始逊色了。
动力冗余
动力冗余实际上并非只有蔚来汽车一家提及,就连有志推出单电机版本ModelY的特斯拉,也在其官方页面强调双电机的冗余设计。
对电动车冗余设计的理解可以分为两方面,一方面是动力上的冗余,另一方面是安全上的冗余。
动力上的冗余很容易理解。
过去丰田在发动机上的可靠性一向不错,原因是原本可以输出更大功率的发动机,丰田只是将其调教在一个相对安全、够用的水平上。比较典型的是丰田发动机在同排量发动机的参数上一向不如同级别产品。
以可靠性著称的汉兰达(2013款),搭载2.7L发动机,最大功率只有188匹,另外一款同样以可靠性著称的普拉多(2015款)搭载2.7L发动机,最大功率却只有163马力,这样的动力输出实在称不上够力,这台发动机如果发挥出全部潜力,220马力非常容易。
丰田清楚普拉多面对的工况要更加恶劣,必须保证动力系统有足够的耐久,所以零部件不能过分压榨,因此丰田通过冗余度打造了其产品安全可靠的印象。
蔚来汽车也是如此,电机、电池以及电控自身的耐久是时时刻刻关注的重点,虽然有极其强大的动力输出,但细水长流,保证电机、电池的耐久性,需要做冗余的动力设计。
另外一点是安全上的冗余。
蔚来对于安全冗余的解读是电动车在电子化之后,有电机失效的可能,为了不让一台电机失效无法行驶,两台电机的布置可以很好的解决这种顾虑。
这种比喻就像是飞机上搭载两台发动机,其中一台发动机失效、异常后,另一台可以迅速启用,相当于有一种备用应急方案。
单纯从这点上,我认为概率比较低。飞机采用两台发动机毕竟是行驶在天上,一旦失事是巨大的损失,汽车在陆地上行驶,即便出现电机失效的状况也有大量的救援服务,况且电机如今失效的几率本身已经很低,两台电机同时失效就属于「小概率事件」了。
我理解的安全冗余是,当纯电动车强调性能,配备运动模式后,车主有可能会像传统燃油车一样激烈驾驶。
在高温中激烈驾驶,传统引擎会发光发热,如果碰上漏机油就自燃了,但整体是相对安全的。电动机包括电池,对热量的控制实际上是相当谨慎的。
纯电动汽车中的电机、电池、逆变器实际上是无法长时间保持大功率输出的,一旦超过这个功率,三电系统就会对瞬时电流进行限制。与此同时,电池日常工作温度在25℃~40℃之间,由液冷比较容易控制,逆变器和电机的特质是越凉快,效率越高,如果温度升高,又没有很好的办法进行内部的深度冷却,所以三电系统的温控尤为复杂。
这就导致纯电动汽车只能在比较短的时间内发挥出电驱系统的最大功率,但如果长时间大功率输出对三电系统来说就是极端工况了,此时极端工况下利用双电机则可以有效起到安全冗余的最终目的和效果,保证车辆驾驶状态始终安全、平稳。
站在什么立场上说什么话,理解任何官方发言都是如此。奔驰可以说,世界上就没有豪华车;宝马说,世界上还能有什么好开的车?蔚来认为的单电机耍流氓,实际上是其坚信双电机在性能、安全、能耗方面有单电机不可比拟的优势,更重要的一点是,蔚来并不打算推出单电机版本的产品。
这是蔚来基于自身作为高性能豪华纯电SUV的立场,也是基于目前作为豪华纯电动SUV销量扛把子的立场,其他纯电动SUV哪个有资格说他错了?
暂时没有。
图|来源于网络
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
特斯拉和比亚迪未来谁会比较厉害?
前段时间,关于国产电动车,使用等速60Km/h测出来的续航数据,虚假宣传的问题,再一次让国产新能源汽车行业觉醒,我们不能再自嗨了,因为特斯拉即将国产,留给国产新能源汽车的时间不多了。为何要着重强调特斯拉?因为在纯电动车领域,特斯拉确实有着标杆地位。而国产品牌中,也并非一无是处,比亚迪就是新能源领域的专家,2018年被称为比亚迪“新能源元年”,其全年新能源车累计销量24.8万台,同比增长118%。而特斯拉作为全球新能源车销量大户,他俩到底谁更强大呢?
比亚迪竞争优势在哪?
相比较传统造车三大件:发动机、底盘、变速器,纯电动车的三大件已经变成了:电池、电机和电控。
电池是比亚迪的老本行,最早生产手机使用的电池,后来又研发了磷酸铁锂车用锂电池,随着对电动车续航能力要求的提高,性能和能量密度更高的三元(参数|)锂电池开始流行,比亚迪又研发了自己的三元锂电池。
电动车的核心控制部分,我们称为电控系统,它的技术难点就是IGBT,全称“绝缘栅双极型晶体管”,跟电池的作用同等重要,比亚迪在这一方面,十几年前,王传福非常有远见的就开始布局这一领域,如今,比亚迪是唯一能够自主生产自己的IGBT的国产新能源汽车品牌。
通过核心技术降低成本,提高性能,让比亚迪的新能源车在市面上,拥有了更加超高的人气。
电机方面,比亚迪选择了结构简单的永磁同步电机,虽然相比较异步电机,在能量转换,以及续航方面差了一些,但是,能够保障非常好的稳定性,以及大范围的调速性能。
特斯拉的优势在哪?
特斯拉虽然号称全球第一的新能源汽车品牌,但是,在纯电动车三大件技术方面,并没有很完善的体系,总所周知,特斯拉所有车型都采用的是跟日本松下联合研发电池,电机则是来自台湾产富田三相感应电机。
而且最初特斯拉并不是一个传统造车企业,因此,也没有自己的底盘系统,最早的特斯拉都是采用奔驰和本田的底盘系统,不过后来,二者解约了跟特斯拉的关系,特斯拉不得不自己生产底盘,这一点比亚迪要强于特斯拉。
最后就是电控系统,驱动电机的逆变器特斯拉做不了,无论是碳化硅还是IGBT,在这一方面,特斯拉说白了,其实更像是一个组装工厂,只不过,在性能优化上,特斯拉做了大量的工作,续航是特斯拉最有竞争力的地方,因此,让其名声在外。
而特斯拉最大的强项,就是在自动驾驶技术方面的贡献,相比较传统汽车,纯电动车给人的感觉更像是一台可以行驶的高科技电子产品,因此,特斯拉研发出了目前最先进的AutoPilot自动辅助驾驶系统。
这可以让驾驶员短暂的解放双手,不过,这套系统的价格并不便宜,它占到了车价的3%左右,而这也是目前国产纯电动车的弱势项目,虽然也有车企宣传,自己的车达到了L2级别的自动驾驶功能,但是,这个级别的自动驾驶技术并不是很难实现,而且实际使用性还不高。
总的来说,比亚迪造车经验更加丰富,同时,在基础性的技术方面,比亚迪的技术更加扎实可靠,而特斯拉更像是一家高科技公司,如果但从一个造车企业的角度出发的话,比亚迪的技术实力要远远超过特斯拉,所以,你们平常看不起的比亚迪,其实是非常低调而已。
希望未来特斯拉国产之后,能够真正的给国产电动车起到一定的推动作用,我们不能再固步自封了,不然就真的没有机会弯道超车了,所以,请给比亚迪一个大大的赞吧!
国产芯或将弯道超车,关键材料获得新突破!比亚迪宣布“成果”
我们国家在芯片领域技术落后是现实问题,因为我们的芯片发展晚了西方国家很多年,当我们有能力去发展芯片技术的时候,西方国家的芯片技术已经甩了我们几条街,并且西方国家为了限制我们的发展,对我们实行技术封锁。随着芯片在我们各行各业的发展中占据重要地位,芯片技术的突破刻不容缓。
前两代的芯片技术我们在很长一段时间里都很难突破的了,所以我们只能另辟蹊径,开始在第三代芯片上进行研发,因为现在第三代芯片技术所有国家都尚未有进展,西方国家也更加不可能有能力对我们国家进行技术封锁,我们进行研发的难度也就稍微小一点,这是我们芯片领域实现超车的最好机会。
目前第三代芯片研究以碳化硅为主,我国走在前面的是合肥的相关企业和学术机构,因为其计划着成为我们国家的第二大芯片基地,据了解合肥的中国 科技 大学与匈牙利的学者达成了初步的合作,实现了单个碳化硅双空位色心电子自旋在室温之下操控及读出,这对于我们开发碳化硅成为半导体的材料有很大的帮助。
除了合肥相关企业和学术机构的研究,新能源 汽车 领域也在进行了尝试,比亚迪在汉EV高性能四驱版上搭载上了碳化硅元件,这是比亚迪在碳化硅材料的首次尝试,特斯拉也在最新的一款车型上搭载了碳化硅的逆变器,随着新能源 汽车 与碳化硅材料的不断尝试,我们未来将碳化硅应用到芯片材料商就更加有信心。
由于第三代芯片材料大部分用于光伏、新能源 汽车 以及是5G网络等领域,而这些领域的市场又恰好在中国,所以说未来中国会是碳化硅材料最集中的地方,而这也是最有利于我们国家推进碳化硅研究的进度。
有网友就疑惑,为何第三代芯片材料是碳化硅呢?对于第三代芯片材料的要求是有硅的特性,同时还要满足新出现设备的应用,相比于其他的材料碳化硅是最适合的。
碳化硅作为硅基的取代材料,既拥有硅的各种优势,又填补了硅的劣势,并且还具备抗高压高温,甚至是高频的特点。特别值得一提的是,在性能一样的情况下,碳化硅的尺寸更加的小,能量损失也会相比于硅胶晶圆小很多,这就使得碳化硅的工作效率高很多。
正是因为碳化硅的优势远远大于第二代芯片材料,所以各个国家对于碳化硅的研究也就非常重视,如果碳化硅成功的被应用,将会使得芯片制造水平又高一个台阶。
而在我们终于醒悟芯片技术非常重要的时候,西方国家开始对我们国家进行技术封锁,甚至是不对我们国家提供芯片,就如19年的时候,华为因为5G网络赶超美国,就被美国断供芯片。而且我们国家希望向ARM购买一台光刻机,也迟迟得不到回应。
现在的芯片领域,可以说是被西方国家所垄断,由于西方国家已经掌握了很多的第二代芯片材料的专利,我们想要绕开这些专利去突破十分困难,所以我们只能尽最大的可能在第三代芯片材料上突破,抢先在西方国家有专利之前,才有可能结束被技术封锁的局面。
对于碳化硅的研究不仅仅是关乎芯片领域,更是关乎我们国家众多行业的发展了,我们如果在第三代芯片材料上不能赶超其他国家,那么我们将会继续面临技术封锁的局面,未来我们在其他领域有所赶超也依然会被其他国家限制住,无法有大展身手之地。
比亚迪汉EV顶配能用低配轮毂吗
比亚迪汉EV顶配能用低配轮毂。
比亚迪股份有限公司成立于1995年02月10日,注册地位于深圳市大鹏新区葵涌街道延安路一号,法定代表人为王传福。经营范围包括一般经营项目是:,许可经营项目是:锂离子电池以及其他电池、充电器、电子产品、仪器仪表、柔性线路板、五金制品、液晶显示器、手机零配件、模具、塑胶制品及其相关附件的生产、销售;3D眼镜、GPS导航产品的研发、生产及销售;货物及技术进出口(不含分销、国家专营专控商品);作为比亚迪汽车有限公司比亚迪品牌乘用车、电动车的总经销商,从事上述品牌的乘用车、电动车及其零部件的营销、批发和出口,提供售后服务;电池管理系统、换流柜、逆变柜/器、汇流箱、开关柜、储能机组的销售;汽车电子装置研发、销售;新能源汽车关键零部件研发以及上述零部件的关键零件、部件的研发、销售;轨道交通运输设备(含轨道交通车辆、工程机械、各类机电设备、电子设备及零部件、电子电气件、轨道交通信号系统、通信及综合监控系统与设备)的研发、设计、销售、租赁与售后服务(不涉及国营贸易管理商品,涉及配额、许可证管理及其他专项管理的商品,按国家有关规定办理申请);轨道梁柱的研发、设计、销售;自有物业租赁(物业位于大鹏新区葵涌街道延安路一号比亚迪工业园内及龙岗区龙岗街道宝龙工业城宝荷路3001号比亚迪工业园内);广告设计、制作、代理及发布;信息与技术咨询、技术服务。比亚迪股份有限公司对外投资60家公司,具有2处分支机构。
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