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行走
2023-05-17
P5
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从车企、用户到第三方,聊聊800v架构 (上篇)

(一开始没想到会写这么多,但说起来止不住,那就分两篇写。今天是上篇)

能源的利用效率更高,成本更低,以及信息效率更高,成本更低,一直是现代社会得以快速发展的两个核心因素,也是几乎全部颠覆式的产品能够快速占领市场重点去改变的。对新能源车行业自然也不例外。

所以讨论应该要加几个限定条件,一是未来是多远的未来,二是对谁而言,车企?用户?还是充电桩供应方?有了限定条件,视角就会不同,得出的结论也会有不同。如果只是笼统的谈,就像讨论人会不会死一样,没有意义。不谈时间期限,不谈受众,800V当然是未来。

如果是对车企而言,接下来的问题应该是,800V 架构能帮新能源车企实现快速增长吗?对用户而言,要问的问题是,我的800V的车,能让未来的出行更有效率吗?我们对车全生命周期的花费是否会更低会更值?对充电桩供应方等第三方而言,则是800V,能给我带来什么?哪些好处或哪些风险?

我先亮出自己的观点,在1-2年的短期内,800V不会是未来。下面就这几种不同角色简单分析:

一、对车企

整车厂处于整个新能源车行业的最下游,除了在终端市场里争取多拿订单,实现规模效应之外,在供应链和制造全环节实现降本和增效是车企有“未来”公认的途径。

很多朋友经常有个误解,认为新能源行业的创新来自车企,其实车企更多充当的是上游各种创新的平台和组合者的角色。如何在降本、增效这两个约束条件下,选择最适合当下的“创新”要素,进行组合,是车企做的事情。

那我们要分析的就是,短期内(1-2年)800V架构能否帮车企实现降本增效?

相对于传统的400V电气架构,因为电压进一步提高,需要在整个充电的接收端(整车)在技术和原料上来一次大的更新换代。比如动力电池、高压控制盒、车载充电机(给小电瓶充电)、驱动电机、空调压缩机、风水暖的PTC、逆变器、高压线束等等都需要更换成耐受800V高压的零部件。

其中,最“容易”的是线束,把电线加粗就能解决电压升高的问题 。但更粗的线缆一定会 挤占车内空间 ,所以线缆无法无限加粗。而其余电气化改造,都意味着成本的倍增。这也是为什么全球第一款800v 保时捷的车在空调压缩机上使用了400v加一个控变器调成800v的设计方案的原因。

而今年800v之所以突然爆发,更多得益于一项材料科学的突破,即第三代半导体材料碳化硅被应用到车端。这里解释起来的内容会有很多,简单点说,400v架构下,车里半导体集成电路采用的模块是IGBT,IGBT能承受的最大电压是650V,而采用了SiC碳化硅化合物的模块,可以承受超过2000v的高压和200摄氏度的高温。

同样,采用碳化硅后,800v的电气化架构,也能最大化的控制成本。嗯,好像听起来不错。那为什么不把所有电气化相关,需要高压升级的器件全部换成碳化硅呢?原因很简单,成本约束。

和芯片卡脖子有些类似,我国在第三代半导体上虽然最近奋起直追的劲头很好,但在碳化硅的技术上依然并非领跑者。

目前市场话语权基本掌握在美国、欧洲和日本手中,美国的碳化硅占据了全球80%的市场份额,欧洲具备从衬底、外延到封装的全链路生产能力。

最核心的,在晶圆制造中,通常认为单片衬底面积越大,越有利于降低制造成本。目前在SiC制造领域,CREE、Wolfspeed等海外头部公司正在今年实现8英寸碳化硅衬底的规模化量产。 而国内量产的更多是4英寸和6英寸的衬底。

因为众所周知的原因,从海外拿8英寸的订单难且贵。据我所知,目前国内车企更多会选择和国内碳化硅芯片厂商合作,甚至像比亚迪投资天域和天科合达,小鹏投资瞻芯电子一样,通过投资的方式深入介入碳化硅产业。但相比海外头部芯片商,在良品率,特别是成本控制上,国内碳化硅依然有不短(乐观看超过两年)的路需要追赶。

说到此,不由想起几年前国内手机行业那种欣欣向荣的景象,拍照、美颜、高清影像、全面屏,消费者很容易会在各种应用的体验中赞叹中国手机厂商的强大,但很少有人在意,手机中最核心的部件芯片,从最上游的光刻机,到设计芯片的软件,再到生长晶圆的衬底,外延,核心技术我们都和国外有相当大的代差。

站在资本和需求的风口上,做终端的企业往往会倾向于大干快上,通过不断在新产品中引进和推出新技术,获得更多的流量和用户。但在这个过程中,作为要对股东、员工、消费者和社会负责的企业,依然要考虑到成本、效率的平衡。

哪些技术,在什么时间节点上,上到一款还是多款产品上,这些并不是理科生的数学计算题,更多需要战略层面的艺术性思考。

在800V的决策上,我倒认为国内车企可以向全球市占率老大特斯拉学习学习,眼睛永远瞄着成本管控,在什么山唱什么歌。2018年,特斯拉是最早提出要在毛豆3里使用SiC碳化硅芯片的。但在今年不久前的特斯拉投资者日上,马斯克已经提出要减少75%碳化硅芯片的使用量。

碳化硅不是未来吗?从长远来看是未来。但一方面,第三代半导体材料,除了碳化硅,还有氮化镓;另一方面,当下正是碳化硅8英寸量产的关键节点,不急于一时等更便宜的不香嘛。

对车企,特别是造车新势力而言,规模化是生存必须要解决的头等大事。而规模化的前提,10万台、20万台车要产得出同时也能卖得出。

而在当下国际宏观基本面尚未明朗,war的阴霾,经济下行和金融危机尚未消退之时,新能源和整个汽车产业,其实已经处在消费降级的趋势之下。消费者会更趋于保守,更多追求性价比。

在这样的宏观和产业背景下,800V架构倒也不是车企就不能碰,但放在旗舰车型的高配中,在确保毛利和低配正常销量的前提下,通过打造800v架构,提前建立和碳化硅产业上游供应链的联系是必要的。车企通过投资的方式提前做产业链布局也是恰当的。但如果ALL IN所有的资源和产线去豪赌800V,恐怕在当下的时点并不合适。

从决定800V电气化改造成本角度,碳化硅的主导权,核心技术目前暂时不掌握在国内厂商手中,车企很难获得碳化硅的成本优势。这就导致了现在上了800V,也不可能是电机、电池、逆变器等等元件全部从IGBT变成碳化硅。如果真的实现了全部替代,那就像有些朋友说的,就不是800V平台了,理论上可以做到2000V。

现在做不到,主要就是太贵了,但国外一旦实现了8英寸碳化硅衬底的大规模量产,成本可能会快速打下来,或许类似大众、丰田以及特斯拉等海外巨头就会顺手收割国内车企付出时间、精力和成本刚刚培育的800V市场。毕竟如前所述,性价比才是王道的市场,不是最新推出的新技术,只要能买平价,销量依然可以很快超越不具备成本优势的技术领跑者。

而从充电效率提升这个更大和更终极的800V采用动机来看,替代方案并非没有。比如定位续航更短但更便宜的300公里续航以下车型,主打城市内部通勤,用家用慢充桩在夜晚享受峰谷电价充电就基本可以满足需求;

再比如单位体积更大能量密度的电池,持续提升续航里程,原来一周充一次电,现在半个月甚至一个月充一次电,这样充电一次是20分钟还是一个小时影响其实并不大;

还有原来特斯拉尝试过的方式,不提升车端耐高压的性能做电气化改造,而是在充电桩端,改造桩的硬件,让桩更耐受高压。比如加粗充电线缆。但这个尝试现在已经被证实不是那么可行。至于原因,我会在下篇中介绍利益相关第三方时介绍。

还包括电池正负极新材料层面的创新,比如宁德时代正在推进的就包括了钠离子、M3P、凝聚态、无钴、全固态、无稀有金属等电池。

总之,800V并非提高充电效率的唯一途径。作为车企,应该在充分考量宏微观环境和产业发展现状的前提下,平衡成本效率的关系,更稳健的“多条腿走路”,在什么山,唱什么歌。
最后编辑于 · 2023-05-17
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800V 架构是未来吗?
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