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乐晴行业观察
2025/03/18 08:49
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比亚迪超级e平台“闪充平权”解...

发布者:乐晴

1、堪比燃油车补能体验的“兆瓦闪充”,推出闪充电池、3万转电机和全新一代车规级碳化硅功率芯片;2、让“兆瓦闪充”得以实现的全新一代纯电“超级e平台”;3、以及今年两款重磅新品汉L、唐L的部分信息展示和预售。

一句话概括就是三个“一千”:最大输出电压达1000V,最大输出电流1000A,最大输出功率1000kW。最大充电功率1MW,最高峰值充电速度可实现1秒2公里,5分钟充电407公里。

在“兆瓦闪充”这套核心的能源充入和使用的架构基础之上,再加上全新的“三万转电机”、“全车热管理技术”、“其他车辆基础架构”,最终就组成了全新的“超级e平台”,实现电动化深度整合。 -------

-此外,目前全国层面超充桩占比极低,伴随800V车型保有量逐步提升,超充站建设有望提上各大整车厂和充电运营商的CPAEX规划,超充站可能会形成充电基建新范式,开启“兆瓦闪充、油电同速”时代。

-2024年1-10月国内800V车型渗透率8.4%,比亚迪超充平权有望大幅度加速车端800V(及以上)渗透率提升进程。

-根据华为预测,2026年国内新能源车800V渗透率有望突破50%;800V对车载电源的单价提升在300-800(PDU刚需升级,OBC是否升级sic是选配)

-同时高压快充技术的发展将倒逼整个新能源汽车产业链升级,电池热管理系统、电控系统硬件、大功率液冷充电桩技术以及电网协同与储能配套都可能随之升级。

-公开资料显示,产业链相关布局厂商中,泰永长征1000V高压快充充电产品已上市,与比亚迪有充电桩及配套产品的合作;富特科技研发的新一代液冷超充桩电源模块产品已量产应用,其能实现新能源汽车高效超充功能,比亚迪已有项目定点;永贵电器是比亚迪高压快充连接器供应商,国内首家量产液冷充电枪企业,电流指标达600A,能为1000V超充平台提供液冷充电枪;欣锐科技是比亚迪、吉利、小鹏等车企核心供应商,60KW液冷模块和75KW液冷模块产品支持200V-1000V超宽电压范围以及600kW-1000kW超级快充场景的应用;奥特迅于2015年成功研发兆瓦级电动汽车柔性充电堆,该技术能自动适应不同车型和充电阶段的需求,可提升充电设备利用率,满足超充需求。奥特迅建设的兆瓦级公共超充站已与比亚迪等众多车企开展超级充电实车测试,并积极寻求合作。

-倍率性最高可达10c,充电功率能够达到一兆瓦。这一技术从电池端、车端和充电桩三个方面进行构建,展示比亚迪在快充技术领域的全面布局。

-快充技术亮点:包括电池的高倍率充电能力、车端的相关技术适配以及充电桩的协同等。多维度展示比亚迪快充技术的系统性和综合性,展示了其在电动汽车快充领域的全面技术实力。

:比亚迪电池从长刀到短刀转变,长刀电池尺寸基准为960×133.5×90,标称容量100 - 136安时,存在内阻较大等问题。短刀电池长度改为561 - 580,容量在134 - 188安时且厚度有差异。这种转变是比亚迪电池技术发展的重要方向。

:比亚迪短刀电池快充原理涉及多个关键因素。在1%SOC到25%SOC的充电过程中,尽可能提高温度、降低内阻,采用超耐受的磷酸铁锂快充方案,通过优化内阻、提高耐受温度、调整电池容量等措施,实现高倍率快充,例如现场演示5分钟从0%冲到62%。

:在磷酸铁锂体系下,随着技术突破,不再局限于之前认为的快充倍率限制。电池快充不是单一电芯概念,而是一个系统,需要热管理优化、电池整体优化等多方面配合,才能实现一兆瓦的快充功率。

:电池电流增大导致热量较高,比亚迪在热管理方面有独特设计。充电时可能从35度开始,限高温度在50度左右,5分钟内将温度控制在这个范围,可能通过调整磷酸铁锂耐受温度区间实现,未像其他电池采用多面大面冷却方式。

:车端采用1000伏整车构架,涉及碳化硅芯片、电机等部件。电机设计上,如3万转时离心力相关的动平衡设计,采用电涡流位置传感器提高精度。还设计了1000伏1200安的高压开关,在高压高电流下的安全切断等细节方面有特殊设计,整个车端技术围绕提高电压、功率密度等目标,实现快充速度提升。

:对于宁德时代等竞争对手来说,比亚迪的10c快充技术有一定挑战。宁德时代虽在单体电池包的5c或6c快充方面有成果,但要达到10c需考虑更多综合因素。不过,预计在一两个周期内,宁德时代等可能会跟进。对于其他电池企业,更大挑战是与客户制定系统方案而非单纯电池达到10c。

:除电池端外,其他车企若想采用类似车构架有一定难度。在软件方面需要调整,例如电芯温度控制逻辑,要像特斯拉一样先将电池加热到合理状态再快充,同时还面临电池寿命和质保方面的挑战。

:从成本角度看,电池包内的piro可能需要新增,电芯内部优化如电解液、脊柱优化等会使电芯成本增加约5%,碳化硅虽增加硬成本,但由于其成本下降且电池端成本减少部分可与碳化硅带来的收益相抵,整体成本增加并不多,5c快充基本不会增加太多成本。

:快充技术进步虽大,但充电站建设面临诸多问题。目前充电站功率普遍不足,如小鹏4个桩共500千瓦,蔚来4个桩约300千瓦,难以满足比亚迪1000千瓦快充车辆需求。同时,在地下建设储能可能面临与物业的协商问题,且储能站存在潜在风险。

:比亚迪快充技术虽先进,但如果没有足够的快充站建设,消费者难以体验到快充优势。即使车辆有1000千瓦快充能力,实际充电可能只有100甚至80千瓦。新老车混充、新车站与旧车站的管理也是影响充电效率和消费体验的因素。

:双枪快充原理是利用两个250安培的枪并联处理,可规避单枪充电时枪头发热问题,起到分流效果。但目前市面上非比亚迪特制的充电桩很难达到1000千瓦功率,即使双枪充电在普通桩上满充功率估计约300千瓦。

:在今年的电动车竞争格局中,3月之前难以判断销量走势,因为上海车展将有17款左右中大型车推出,这会对油车产生较大冲击,导致车型价格下压,市场普及速度提高。上海车展后车市竞争将进一步加剧,车辆价格还有下探空间,尤其对中型车影响较大。

:新能源汽车的渗透率可能超预期,到2026年油车份额可能被压缩到25%,新能源汽车的电池需求量会增加。在快充等技术压力下,电芯板块量会增长,但性能持续竞争,价格也会继续下压。

:智能驾驶方面,特斯拉入华等因素会促使中国车企加快从L3发展,端到端技术将更受重视,并且随着技术发展,L3级别的自动驾驶能力将有巨大变化。

A1: 比亚迪闪充发布会有不少亮点。首先,此次发布会中比亚迪的电池从长刀转变为短刀,这一转变使得电池内阻进一步下压,在耐受温度方面有所提高,从而能够实现更高的电流。其电池充电过程中,1000千瓦的充电过程是从1%SOC到25%的SOC,在这个阶段尽可能把温度打高、内阻做小,实现超级磷酸铁锂快充方案。例如,通过内阻优化,将内阻降到更低水平,进一步拉高快充速度。

在发布会上展示的电池快充速度方面,电流达到1000安,电压为1000伏,相乘为一兆瓦,并且碳化硅的最高耐压做到了1500伏。这是通过把电容电芯的容量做小,从而在存储时电压可以做高来实现的。

另外,电机转速方面也有表现,这是对比其他品牌的回应,在高转速电机下拿回最高转速,从性能上看是超预期的。不过,从实际应用场景来看,10C的快充对于目前大部分充电站而言可能存在功率适配问题,比亚迪此次发布会更多是秀肌肉,展示技术实力。

A2: 这次发布会更多是树立一个标杆。从后续唐和汉的EDL预售价较高可以看出,这是以性能拉标杆为目的的发布会开端。对于后续大量普通平权的电池,目前还难以确定是否都会做到10C或者标配5C,但可以期待后续会有进一步的发布内容。

A3: 大量普通平权电池可能没必要都做到10C。在原有的长刀体系以及部分短刀体系下,可能并不按照这个参数来设定。比亚迪在今年将快充性能拉到了10C,后续对于更新的电动汽车平台常规倍率也会拉高,但这个过程是先讲性能再讲平权,平权的实现可能还需要时间。

A4: 在磷酸铁锂体系下,之前可能普遍认为其倍率性相对较差,例如行业内一般认为铁锂最高快充性能可能做到4C。但实际上,随着技术突破,情况有所不同。在整个磷酸铁锂的技术体系里,原来能量密度和快充倍率存在取舍,但现在像吉利做短刀电池时能做到6C左右,这表明磷酸铁锂并非只能做到4C。

这其中核心在于电池是一个系统,要实现高倍率快充,首先电池内阻要做低,其次在合理温度下,快充功率可以达到更高。例如现场演示的5分钟从0%冲到62%,温度控制非常重要,如果能预热到一定状态,内阻会进一步下降,这对快充速度是极为有利的。所以比亚迪此次发布的不是一个单纯的电芯,而是车、电池与系统控制共同作用,呈现出一兆瓦的快充功率。

A5: 关于热管理方式,目前还在确认当中。从现有的情况来看,由于其现有能量密度没有损失,倾向于认为在充电过程中存在预加热(pre - heating)的情况。例如,充电可能从35度开始,限高温度在50度左右,在5分钟的充电过程中,温升在这个范围内,可能没有像小米的电池那样采用4个大面做冷却的设计。可能是在参数设计调整时,调整了磷酸铁锂的耐受温度区间,在这个设定值下充电,由于内阻变小,温度上升到50度并控制在这个范围之内,而没有做额外的像麒麟电池那样的4个大面冷却处理。

在车端方面,1000伏整车构架涉及碳化硅芯片、电机等。在电机设计上,3万转时离心力会产生较大影响,需要对1017kg的转子预平衡并通过高速塑形再平衡。官方介绍材料中有电涡流位置传感器,其精度比传统旋变位置提高了三倍,这是因为转速更高时对控制要求更高。此外,还设计了1000伏1200安的高压开关,在高电压大电流下出现安全问题切断时,类似高能量的情况,这些细节在整个深度材料里是比较重要的。

碳化硅的耐高压电压数据虽不多,但从行业来看,国内碳化硅在卷价格,国外在卷性能,比亚迪为了实现快充,把电池容量做小,在同样短刀容量下厚度变薄,电芯内正负极极片数量减少,从而使电芯内外温差相对更少,这是一个比较系统的考虑,包括采用高耐压的碳化硅芯片,配合高转速电机做高精度控制来控制能耗等一系列逻辑,以实现整个电动汽车平台的优化。

A6: 在发布会补充材料里提到了1000伏安特别设计的能量切断开关,并且电流传感器也做了设计,这表明在这款车或这个系统平台上做了很多新设计。不过在发布会上更多是讲性能,细节方面还有很多内容。

关于熔断器,原来使用高压继电器时问题不大,但在达到这么高的电流和电压时,对于熔断器和OBC来说一定要做特殊设计(special design)。目前对于开关熔断器还在查看描述并打听相关信息,因为这部分内容冲击较大,还需要进一步深入了解每个细节。

A7: 对于宁德时代这样的企业来说,追赶可能相对简单,因为比亚迪此次发布会的技术在一定程度上是针对宁德时代的。宁德时代之前提到的5C或6C更多是单体电池包需要考虑寿命等综合情况,但在面对这种高电流等情况时,可能在一两个周期内也会快速跟进到10C。像亿纬给小鹏做标配的5C后续也可能会跟进。

对于短刀电池本身的设计而言,并不是非常难做。但如果要宣布一个电池包达到10C,对于整车配套技术、电芯寿命安全等方面,需要一个协调的过程。比亚迪此次发布相当于抛出了一个挑战,其他车企如理想等都需要考虑如何应对。

A8: 对于其他车企而言,如果不跟进比亚迪的技术,车辆在市场上可能就缺乏竞争力。比亚迪将电驱和电池整个系统保护都自己做,并且快充站也是自己建设,这使其更容易打造高端化的平台。比亚迪在刀片电池层面做了很多改进,例如在电解液做额外设计,在集流体层面做双电子流,在电芯内部通过添加剂降低内阻,在集流体出口处做处理使阻抗变低等。

对于其他电子企业来说,最大的挑战不是将电池系统做到10C的难度,而是如何与客户一起做一个系统的方案。

A9: 其他车企若想构建这样的车构架是有难度的。例如,需要改软件,像特斯拉一样把电芯温度调整到合理状态再进行快充,这涉及到要放开电池的耐受温度,允许电池在5分钟内达到原本不允许的温度,存在预加热(pre - heating)的逻辑。

对于成本方面,快充系统对整车企业而言,硬成本主要增加在电池包内要新加的部分,估计增加300元左右,电芯内部做脊柱优化、电解液优化等会使电芯成本增加约5%。碳化硅也会增加硬成本,但由于今年碳化硅衬底扩产能后成本快速下跌,从400伏IGBT到800伏碳化硅折算来看,电池端减少的成本加上800伏碳化硅带来的收益,碳化硅的绝对成本不应该算入电池成本核算(因为电池主要核算续航里程),主要关注的是电池这边增加的成本。例如按4毛钱每瓦时派克系统计算,总成本4万时,5%就是2000元左右,10C的快充成本增加较多,5C的话基本不太加价。

关于是否应将碳化硅用于电池包和整车,从目前来看,碳化硅成本下降很多,基本上算得过来账,所以是可以考虑用于电池包和整车的。

A10: 碳化硅成本下降幅度应该在50%左右。原来一套碳化硅的模组到6000多,现在已经降得特别多,快到3000不到,虽然不同功率(如200千瓦和300千瓦)对应的价格有所差异,580千瓦的可能价格还会高一些,但总体来说成本下降幅度较大。不过也存在一些夸张的说法,如卷到2000不到,但不太可信,目前大概是3000以内。并且碳化硅模块的成本与功率存在一定的线性关系,因为涉及到模块封装的多少。

A11: 关于沉淀和插电的份额趋势,这与多方面因素相关。一方面,车辆技术的发展会影响其份额,例如快充技术的进步可能会使消费者对插电式车辆的接受度提高,从而影响份额。另一方面,市场需求和政策导向也起着重要作用。如果消费者对环保、节能的需求增加,或者政府出台鼓励插电式车辆的政策,其份额可能会上升。

对于充电站功率需求问题,这是一个较为复杂的情况。目前充电站的功率配置存在差异,像小鹏的4个桩共500千瓦,未来的4个桩约300千瓦。当车辆快充技术进步,如比亚迪推出高性能快充,如果大量这样的车辆投入使用,现有的充电站功率可能无法满足需求。

在建设充电站时,可能需要考虑增加储能设备,但这又面临与物业的协商以及潜在风险等问题。同时,从电网配电网络来看,大量车辆同时进行高功率充电,可能会对电网造成较大压力,例如多台车同时以1000千瓦充电,其功率需求可能相当于一两栋楼的用电需求,而普通家庭入户功率仅20千瓦左右,这就需要对电网进行升级改造或者合理规划充电站布局,以平衡功率需求。

*本文仅作为行业分析参考,不构成投资建议!