100焦耳的枪能打多少米
出品|虎嗅汽车组
作者|李文博
编辑|周到
头图|Teslarati
2023年,中国人买纯电车时,最关心的问题是什么?
如果只看舆论,答案应该围绕“智能”二字展开,比如车机芯片算力有多少TOPS、车内有多少块屏幕、最大的屏幕有多少英寸、语音助手能识别多少种指令、全车总共有多少颗激光雷达、这车能不能自己把自己开到车位上停好。
可实际上,今年买纯电车的中国人,跟五年前那波人的核心关注点,并没有区别,依然是这四个字:
里程焦虑。
央视《中国美好生活大调查》节目组发现,有66.93%的中国人在选购新能源车时,是将续航里程放在首位考虑的。
如果放眼世界的话,中国人还不是这个地球上,对里程焦虑感最强烈的群体。
咨询机构德勤今年2月发布的《2023年全球汽车消费者调查》显示,在全球范围内的所有受访用户中,57%的德国用户、43%的日本及东南亚用户、48%的美国用户最关心续航里程。中国用户,反而是将纯电动汽车的电池安全放在第一,显得没那么焦虑。
那,“里程焦虑”这个让全球纯动车用户“同此凉热”的史诗级难题,到底有没有解法呢?
有的。
最简单粗暴的办法是:堆电池。道理很简单,只要将电池容量堆上去,续航里程就能延长。理论上,只要电池够大,纯电车可以一直绕着地球跑,时不时换四条新轮胎和一个驾驶员就行。
很多车企,在造车初期都是这么干的。但电池容量越大,相应转移到用户身上的成本也就越高,大部分人买台纯电车,主要是图个实惠,买台续航 700 公里的油车,10 万就能搞定。但同样价位买纯电车,400 公里就算翘楚了。
不是钱多到花不完的人,都知道怎么选。
而且,即便抛开购车成本不谈,电池技术的发展,也是非常缓慢的。比如,与续航息息相关的电池能量密度,在现有技术条件下,短期内不可能出现跃进式突破,且提高程度也极其有限。
在这样的背景下,聪明的车企,开始放弃研究电池这条“难而正确”的路,纷纷掉头走上另外一条“看起来简单但正确”的路:
让补能,快一点。
这回不抄特斯拉
快一点,有两条路:换电和快充。
换电效率最高,一杯咖啡都还来不及喝完,车就可以满电出发了。但前期投入大,盈利模式不明,标准不统一,且是典型的长期主义技术路线。对绝大多数想尽早赚钱的车企来说,不是好选择。
快充是目前车企的主流解法。根据电功率公式 P=UI,提升快充功率有两种方案:
提升电流 I ,特斯拉超级快充走的就是这条路,用 600A 电流实现 250kW 的充电功率;
提升电压 U,保时捷在 2019 年推出的 800V 方案,就用 350A 电流实现了 300kW 充电功率;
这里有个挺有意思的现象:按照我的理解,中国车企造电车的初心,不出意外都是要做“特斯拉精神模仿者”,那就应该想也不想就选大电流路线。但现实却是,中国车企不约而同地选择了大电压,即800V 路线。
为什么?两个原因。
第一,大电流快充路线,对整车热管理和线束要求较高。
根据焦耳公式 Q=I²Rt,提升电流会导致电气系统快速发热,对热管理系统造成较大负担。同时,能量转化效率不高,折损严重。
Model S Plaid 在 V3 超充桩上的充电曲线展现了这一点:特斯拉超级快充无法保证充电全程都处于峰值功率 250kW ,仅在充电量处于 10%-32%区间时维持 250kW,在充电量分别处于 40%、50%和 60%时,充电功率为 180kW、140kW 和 115kW 。
这两大缺点,让大电流快充路线“车端改动少”、“对电网改造小”这两个优点,显得多少有点不足挂齿。
第二,大电压,即800V路线,不仅提升了现有补能体验,还为未来预埋了升级可能。
首先,在 250A 电流的国标电流限制下,电压从 400V 提高到 800V,充电功率可从 100kW 提升 2 倍至 200kW,大幅缩短充电时间;
其次,同等充电功率下,当电压提升至原先的 2 倍时,电流可降至 1/2,线束的截面积可以相应减小,降低线束成本,减轻整车重量。散热更少,降低了对整车热管理难度的要求;
最后,800V 高压可向上兼容电池容量更大的高端车的快充性能;
这里有个粗略的计算方法:假设忽略电池包内部电芯连接方式,容量 100kWh 的电池包,要求 4C 倍率,在最大电流 500A 的充电枪下,100kWh 电池包的母线电压是 800V (容量=电流*电压*充电时间)。
在构型上, 800V 主要有以下三种方案:
方案一:800 V 电池配 DC/DC 转换器。
保时捷 Taycan 是代表车型,优点是现有架构(电池包、电机、电控、PTC、空调压缩机、车载
充电机、OBC 等)大部分可沿用,只对动力电池这个单体部件进行升级,改造成本低。但电压经 DC/DC 转换后,损失大、效率低,且要额外增加一个转换器,整车成本与重量就上去了。
方案二:双 400V 电池组。
两个低压电池系统,充电时串联 800V ,放电时并联 400V 。这是一套比800 V + DC/DC 还要明显的过渡时期方案,车端除了升级电池 BMS 系统,基本没有太动筋骨的部分。但既有串联又有并联,对 BMS 系统设计要求很高,控制策略复杂,且充电速度慢。
方案三:800V 全系高压。
这是 800V 的终极版本,从电池包、电机、充电接口,到OBC、空调压缩机、DC/DC 以及 PTC,全部重新适配来满足 800V 高电压平台。优缺点都非常明显:优点是一步到位,能量转化效率最高,补能体验最好;缺点是短期内零部件替换成本高(至少 2% 的成本增加),对电池系统安全性要求高。
理论上看,车企在设计之初就直接采用 800V 全系高压路线,毋庸置疑是快速解决用户里程焦虑的最优方案。
但理论毕竟就是理论,实操起来, 800V 的效用似乎并没有车企在广告中宣传的那样“立竿见影”。
新型诈骗?
在2023年冬测中,懂车帝对小鹏G6、阿维塔11、昊铂GT、智己LS6和奥迪RS e-tron GT这五款主流的800V车型进行了测试,方法是:
1,零下30度将车辆电量耗尽至表显为零,热车状态即开启测试;
2,使用同一个实际功率400kW的第三方液冷超充桩依次测试;
3,电量从零重置自动跳枪,数据统计区间为0-99%(或跳枪时);
这样的测试方法,比较符合正常用户在车辆没电后,正常行驶到超充桩的场景。实际测试下来,有以下几个结论:
1,电池包容量最大(110度)的阿维塔11,充电时间最短,只花了52分钟就满电出发。电池容量最小的昊铂GT(84度),却用掉了56分钟才充满电;
2,昊铂GT的最大充电功率接近213kW,是典型的“吸率大师”。但充电全程功率不够稳定,且从SOC45%时就开始降速,导致平均功率只有89kW,是五台测试车中,平均功率唯二低于90kW的,另外一台是“洋电车”奥迪RS e-tron GT;
3,奥迪RS e-tron GT作为进口车,本土适配工作相当不到位,无法在第三方充电桩上,要想拉满充电效能,只在经过官方认证的充电桩上才行;
4,小鹏G6的最大充电功率仅次于昊铂GT,但平均功率不足100kW。这与统一测试办法有很大关系,小鹏在低温、低电量下会限制乘员舱制热,以便于用户最大限度提升续航,开到充电桩。也正如此,电池温度会低,这部分要在充电过程中进行弥补。虽然测试吃亏,但这个策略,是现实中最符合用户使用场景的;
5,大部分所谓的800V车型,在实际充电过程中,最高允许电压都不到800V,小鹏和阿维塔在650-700V之间,昊铂GT为746V。智己LS6很实在,最高允许电压做到了897.5V,由此也带来了SOC从5%到80%的区间内,充电功率都能稳定在130kW以上,但被限定只能充到95%,这个结果,比较遗憾。
综合五台车的测试结果来看,目前车企的800V方案,对用户补能体验有一定的提升,但没有想象中的明显。因为,超充的最大能量,基本都释放在了SOC的前50%,一旦进入后50%,超充对充电时间的影响,差别不大。
而且,全球的纯电车用户对充电预期等待时间阈值的耐受度,远比大家想象的高。
同样是来自德勤的调研显示,大部分市场,比如美国、韩国、日本、印度、德国的受访用户愿意为纯电车在公共充电场所从0%充至80%的预期等待时间为21到40分钟。中国的受访用户中,愿意等待41到60分钟的人,占比最高。真正要求等待时间少于10分钟的,在中国用户里,只占2%,是全球占比最低的市场。
这也就意味着,全世界人民中,对充电这件事最着急的是东南亚人,最不着急的是中国人。是不是完全颠覆了你的刻板印象。
不过,如果只从“充电时间”这个单一维度来看800V,那就太片面了。因为800V真正的本事,除了让车企赢得营销嘴仗外,还有对整车性能实质性的提升。
这事儿,今年在互联网上,有两次比较激烈的讨论。
第一次是今年6月小鹏G6正式上市后,一位车企高管表示“充电800V这个事情已经被行业某些企业忽悠下带歪了,别人说的峰值,我们是宽峰值;真正实现不依赖大功率充电桩的全场景超充只有N7做到了,并且解决了低温充电速度和大大提高了低至零下二十度的续航、车内空调升温的痛点。”
第二次是今年11月,还是这位车企高管,他又跳出来表示“800V高压平台的称呼难免误导消费者,其实将之称为高电压平台更合理。”
其实,当下中国汽车行业的所谓800V,与这位高管所说的一模一样,就是一场圈内人心知肚明,卯着用信息差,来赚不明就里圈外人钱的“新型诈骗”。
瞅准行业内既无定论、也无标准的空档,只要整车峰值电压范围在500V-800V范围内,就敢自称“800V”。
实际上,真正的800V,指的是车上使用的零部件运行电压和耐压都可以满足800V的需求(包括电控、电机、空调、OBC、DCDC 支持800V,以及相关线束、高压连接器等所有高压回路上的其他零件均按照800V要求设计、开发、验证)。
这真假“800V”之间的差距,可太大了。
写在最后
按照现有量产800V纯电车的水平,用户很难在3-5年的黄金用车时期内,享受到“800V”这项技术带来的体验上的巨大提升,不去车企自建的超充桩,800V在很多场景下,都是花瓶般的摆设。
而当你问车企,超充桩什么时候能建到离自己近一点的地方时,车企总会邪魅一笑,然后说:下次一定(会建)。
所以,当再有车企想用“800V”这样花里胡哨的技术来忽悠你多掏钱时,你也可以用同样的话术套路来忽悠车企:
下次一定(多掏)!
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