本文来自微信公众号：远川汽车评论 （ID：yuanchuanqiche），作者：王磊，编辑：罗松松，题图来自：视觉中国


在燃油车时代，汽车的尾标是格调的象征。


以保时捷911为例，刻有Turbo S的版本比普通款足足贵出100万。普通家用车，也会在尾标上以排量论英雄。就连没开过车的人也知道，3.0T一定贵过2.0T。


到电动车时代，发动机的消失使尾标上的比拼暂时偃旗息鼓。然而“在车屁股上刻一个数字彰显本车牛逼”，却始终是人类的刚需。随着电车电压从400V向800V跃升，尾标上的数字比拼又要重新燃起战火。


不久前，智己汽车联席CEO刘涛在微博上发起投票，要给尚未上市的LS6募集一个尾标后缀，两个高票选项就分别是代表了高性能的“SP”（snake performace）和代表了800V碳化硅平台和800N·m峰值扭矩的“800”。


除了智己，小米的第一款车，哪吒、阿维塔、理想的下一款车型以及蔚来的NT3.0平台也都将搭载800V+SiC（碳化硅）这对“黄金组合”。


一时间，别说燃油车，仿佛400V的电动车都被打成了老旧势力，消费电子时代“买新不买旧”的说法也被复用到电动车上。


围绕800V，本文主要回答三个问题：


  • 什么是800V平台？


  • 800V技术的利弊是什么？


  • 碳化硅产能会影响800V技术的进一步渗透吗？


效率的飞升


就像老婆饼里没老婆，夫妻肺片里没夫妻，车企嘴里的800V也不一定是“真800V”。


所谓800V高压平台，指的是动力电池、电机、电控、空调压缩机、充电机与DCDC（直流转直流）等高压器件的电压等级全部或部分达到800V，广义上的800V包括电压550V-930V的区间，因此像小鹏G6这样动力电池额定电压551V的车型，也算压线进入800V的领域。


略显“精明”的不止小鹏G6，同样以800V作为卖点的阿维塔11，两个版本电池包的额定电压也都在600V左右。在这方面，稍微“诚实”一点的是保时捷Taycan，额定电压723V，满电超过了800V。


部分已上市800V车型，图片来源：解码汽车


除了在动力电池电压上做文章，不同车型800V高压化的程度也不同，就比如看一个人是不是真名媛，不能光看她手提的是不是爱马仕，还要看一身搭配。例如保时捷Taycan，受限于当时的供应链，空调压缩机、DCDC等零部件只能继续使用400V配件，算不上“全800V”。


但参数上的打折，并不影响800V车型对400V车型在效率上的碾压。小鹏G6发布后，不少媒体第一时间测试了G6的充电速度，在小鹏自家的S4超充桩上，10分钟大约能充进200公里续航，即便在第三方充电桩，整体充电速度也比400V车型快一倍。


原理十分简单，义务教育告诉我们P=U*I（功率=电压*电流），现行国网充电桩标准最大输出电流限制250A，最大输出电压1000V，大多数车辆能达到最大电流，但只有800V车型才能利用更高的电压，从而获得更快的充电速度。


同时对比大功率快充的另一条路线大电流，提高电压带来的损耗也要更少，因为能量通过线材时的损耗只与电流相关（Q=I2Rt）。在电车上降低损耗的例子或许还不够直观，但在特高压领域，动辄数十万伏甚至百万伏的高压，就能极大程度减少电力输送的损耗。


800V能有效减少损耗，图片来源：绿芯频道


放电的原理与充电相同，在释放相同功率的情况下，电压的提升会使电流减小，从而使线材内的损耗降低，提升放电效率，同时还优化了空调等耗电大户的电耗。换句话说，能使电车的续航里程更扎实。


因此从消费者的角度来看，800V解决的是现阶段使用纯电动车最大的痛点——里程焦虑，并且是从里程不实和充电焦虑两个方面下手。


但问题在于，800V并不便宜。


成本的计较


当国内车企都在一窝蜂地朝800V迈进时，特斯拉却按兵不动。


今年3月的投资者日上，马斯克宣称要减少3/4碳化硅（800V的黄金搭档）的用量，仿佛要在400V的路线上走到黑。但看似冥顽不灵的决定，背后却是对成本的斤斤计较。


早在2022年Q1的财报会议中，特斯拉动力总成和能源工程高级副总裁Andrew Baglino就曾表达过一个观点：800V对于Model 3和Model Y来说性价比不高[1]。


所以，800V的性价比到底如何，这笔账到底该如何算？


事实上，车企研发800V的初衷是降本，由于能减少损耗，提升效率，采用了800V的车型首先能使用更细的线材，其次也能用容量更小的电池。


以小鹏G6为例，其CLTC续航580公里、755公里的车型，电池容量分别只有66kWh和87.5kWh，单位电量的续航里程与三电效率极高的特斯拉Model Y不相上下，远超其他同级车型。也就是说，理论上小鹏G6通过800V的高压架构省下了一部分的电池成本。



但这部分降本能覆盖800V架构本身的成本吗？


按照时下最流行的“全域800V”标准，首先在电池包方面额定电压得超700V，峰值逼近800V，三元锂电池单颗电芯电压大约3.65V，要求至少200个电芯串联，比400V增加一倍。有电池工程师告诉我们：“同样边界条件下，串联越多，连接成本以及生产成本越高。”


串联电芯数量增加还使一致性问题变得复杂，保障100个电芯的一致性，与200个的难度不是一个级别，对BMS的要求更高，对应的也是成本上升。与此同时，电芯要能承受大功率充放电的倍率，材料成本也更高。


在电池包之外，还有同步用在电机，空调压缩机，电控，DCDC等零部件上的碳化硅功率器件，绝缘耐压器件，防电腐蚀、电老化器件，这些都增加了成本。


根据信达证券的测算，截至去年年底，单看用在一个逆变器上的SiC MOSFET成本就是Si IGBT的2-3倍，绝对成本差在3000元以上，在带电量80kWh的电车上，这一成本差和省下的电池成本对比，成本不降反增[2]。如果把其他部件都算上，800V的降本效果显然是不理想的。


Si IGBT与SiC MOSFET电驱动方案成本对比，图片来源：信达证券


不过Andrew Baglino的观点还夹带点私货，特斯拉目前对400V电压平台的探索已经走在了行业最前列，电子电气架构的优化大幅缩短了线束长度，自研的电机与八通阀对能量的利用效率都极高，且在2018年就切换了碳化硅功率器件，切换800V带来的边际收益的确有限。


对于绝大多数电车，尤其是电池容量相对较小的电车，硬上800V并不划算。从这个角度来看，连某些插混车型都声称要上800V电驱，不免有硬蹭热点之嫌。


平权的美梦


2021年，360投资哪吒汽车后，红衣主教周鸿祎提到了一个后来被新能源车行业广泛引用的概念：科技平权。


但概念总有局限，以800V平台为例，它就不是一项短时间内能被“平权”的科技，核心问题出在碳化硅的产能上。


目前，碳化硅产能主要受到上游衬底的制约，和第一代、第二代半导体普遍使用的硅基晶圆不同，第三代半导体SiC的衬底主要使用SiC，和硅基晶圆厂的产线并不兼容。


在生产工艺上，SiC的长晶时间更长，大约是Si的2.3倍；生产工艺更难，SiC有200多种同质异构体，由于需要在高温、真空的石墨坩埚中生长，无法实时监控，废品率极高[2]。全球龙头Wolfspeed目前大约能做到60%的良率，而其他厂商大多只有40%左右[3]。


即便在晶棒环节长势良好，但由于碳化硅本身的硬脆属性，使用传统设备切割晶圆划片时，还容易产生崩边等问题。


这就导致碳化硅成本极高且产能爬坡缓慢，而且由于较高的技术门槛，碳化硅产业也难以被资本快速催熟。


以Wolfspeed举例，其早在2015年就宣布完成了SiC 8英寸衬底的研发，但直到2022年才正式投入量产，国内同行更是在2020年才正式开始8英寸衬底的研发[4]。


技术上的落后使得国内话语权极弱。一个残酷的事实是，所有国内电动车的碳化硅电控部件，核心的SiC MOSFET基本都来自国外，Wolfspeed、II- VI、SiCrystal等九家公司垄断了碳化硅衬底的绝大多数产能，国内企业在电控SiC上起步较晚，尚未实现从0到1的突破[2]。


缓慢进化的产业链与电动车对SiC的庞大需求形成了潜在的错配，据三安光电预测，2025年碳化硅在高压平台需求量将达到219万片，中高压平台需求将达到437万片。而2025年碳化硅衬底/芯片的产能预计为242-282万片，预计存在约400万片的产能缺口[5]。


即使到2027年，全球主要厂商6英寸碳化硅衬底年产能也仅在500万片左右


在产能不足的情况下，如果所有车企都在追求800V高压架构上车，极易再现疫情后芯片短缺和碳酸锂短缺的桥段，碳化硅的价格极有可能出现暴涨，“科技平权”的时间将不幸被延迟。


参考资料：

[1] Why Tesla Isn’t Switching Away From Its 400-Volt Architecture Right Now， TheDRIVE

[2] 电力电子碳化硅:800V 平台加速落地，高 opex 属性+低渗透率驱动行业领跑，信达证券

[3] Wolfspeed分析报告：全球碳化硅衬底龙头，新能源车驱动中期成长，中信证券

[4] 造神者推倒神像：碳化硅的崛起与塌房，远川研究所

[5] 碳化硅行业深度报告：乘新能源之风，行业需求有望高增，长城证券


本文来自微信公众号：远川汽车评论 （ID：yuanchuanqiche），作者：王磊，编辑：罗松松