如果你关注过最近两年发布的电动车就会发现,有一个技术名词经常被各大厂商提起、甚至会当做核心技术卖点来宣传,它就是“800V”。不过,对于从燃油车时代过渡而来的朋友来说,可能对于电动车的各种技术并没有什么了解。今天我们就来给大家聊聊,各大车企都在吹的800V,到底是什么!
在电动车的电气系统设计中,通常按照电压高低将电气系统分为高压和低压两部分。其中高压电气系统主要包括电池、电机、电控、高压线束等部件;而低压电气系统则是传统的仪表、灯光、娱乐系统、车窗等部件。
目前,大部分电动车的高压电气系统的额定电压都在300-500V之间,比如特斯拉Model Y电压是355.2V、大众ID.4 为352V、秦PLUS EV为422.4V。而低压电气系统部分,则仍是沿用了传统的12V或24V电压。
至于汽车厂商如今大力宣传的800V,其实就是指电动车的高压电气系统的电压达到了800V。那么问题来了,把高压电气系统的电压提高1倍甚至更多后,又会给电动车带来哪些好处呢?
2019年,保时捷推出了全球首款采用800V高压电气系统的纯电车型--Taycan,有了800V技术加持后,Taycan能够用22.5分钟的时间,把93.4kWh的电池从5%充到80%。尽管电动车每年都会迎来技术升级,但4年前发布的Taycan,它的充电速度放到今天依然名列前茅,可见800V是一项非常前卫的技术。
那么800V又是如何提高充电速度的呢?学过初中物理的朋友都知道,功率=电压x电流(P=UI)。也就是说,要想缩短电动车的充电时间,就得加大充电功率,而要想提升功率,就得增加系统的电压或电流。
但是目前除了特斯拉之外,大部分汽车厂商都在宣传高压,而不是大电流。换言之,通过大电流提高电动车充电速度的方案并未被广泛认可。原因其实很简单,在物理定律中,金属导体发热功率=电流的平方x电阻(P=I²R)。
这意味着在导体电阻不变的情况下,随着电流的增加,系统的发热量将会呈几何倍数增加,进而导致电池过热。而电池过热意味着什么,大家应该都懂。
另外,从能耗角度来看,电池包和高压线束的发热也会使系统的电损增加。相比之下,利用更高的电压来增加充电功率,既实现了更快的充电速度,又避免了电池包乃至充电桩过热的问题。
在电机设计方面,比亚迪曾对高压平台做过研究,在电机功率相等的情况下,基于高压平台打造的车型,电机的体积要比低压平台更小,也就是说高电压平台可以提高电机的功率密度。从电机生产角度来看,电机体积减少也意味着成本更低。
在线束布置方面,理论上电流越大就需要更粗的导线。但根据功率=电压x电流(P=UI)的公式可知,功率相同的情况下,电压升高电流就会变小。以400V和800V为例,在同等功率下,800V的电流仅为400V的一半。因此采用800V高压系统后,不仅减少了电池和线束的发热量,降低了电池热管理的成本,而且还可以使用更细的导线,线束布置起来方便价格更低。
在充电桩设计方面,如果采用大电流快充方案,那么充电桩的发热量也会非常大,所以大电流充电桩也需要使用液冷散热。但是从400V升级到800V时,只要不过度提高电流,那就无需在充电桩上使用液冷散热,可见800V还可以降低充电桩的成本。
随着越来越多的新车采用800V技术,大家也从不同厂商那看到了关于800V不同的定义。比如,小鹏G6的额定电压只有551V,但是官方宣传却是800V平台,因此网上就有了假800V的说法。其实从严格意义上来说,800V并不是一个确切的数值,更像是一个范围。
在电气系统中,系统工作电压一般是额定电压的1.1-1.2倍,也就是说系统电压可以在一定范围内变动。比如最早宣传采用800V的保时捷Taycan,它的Turbo版额定电压为723V,最大工作电压为854V;而更便宜的Taycan 4S 额定电压只有613V,按照1.2倍的最大工作电压计算,Taycan 4S的最高电压预计在735V左右。
由于电动车的高压电气系统可以升压,所以目前行业内将电压范围在550-930V之间的车型统称为800V。不过,也有机构认为电压在600-900V之间的才是800V。可见,目前行业内并没有在800V标准上完全达成共识。
至于国标方面,由于标准制定的时间较早,当时还没有800V概念,再加上电动车技术迭代非常快,所以目前国标只是将电动车的高压电气系统分为6个等级,其中电压最高的是576V。也就是说,800V暂时没有国家标准。
于是在宣传时,有些纯电车型可能已经满足行业规定的800V标准,但官方却只字未提。比如2019款比亚迪唐EV,它的额定电压为613.2V,按照1.2倍的最高电压估算,唐EV的最高工作电压应该在734V左右。无论是按照550-930V,还是600-900V的行业标准,2019款唐EV都是妥妥的800V。在宣传方面,老牌厂商对高压平台的定义还是非常严谨的,只要最高工作电压没有达到800V,他就不宣传自己是800V。
虽然比亚迪早在4年前就推出了唐EV,并且符合现在行业内认可的800V标准,但是后期比亚迪并没有进一步提高新车的电压。比如新推出的海豹、腾势N7、腾势D9 EV等车型,额定电压都未超过2019款唐EV。比亚迪之所以这么做,我们估计是考虑到了国内充电条件的限制。
目前,国内的充电桩大部分都是500V和750V,如果电动车的电池额定电压超过了750V,那就意味着750V充电桩无法充电。于是就需要在车上额外配备升压系统,把充电桩的电压提高到750V以上。
然而,充电速度是由充电桩功率决定的,假设一个750V充电桩,最大充电功率300kW,那么即便配备了车载升压系统,电动车能获得的充电功率也只有300kW。也就是说,如果不自建超充站的话,即便有更高的电压平台,也没法把充电功率拉满,而且为了兼容目前的500V、750V公共充电桩,还需配备更强的车载升压系统,这必然会增加整车的成本。
电动车想要实现更快的充电速度、更长的续航、以及更低的成本,的确需要采用高压平台,而800V正好是目前比较理想的方案。未来,随着950V充电桩的普及,800V一定会成为大部分电动车的标配,届时大家可能就不会再抱怨电动车充电速度慢了。