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青铜报告(中)| 智驱破局,新能源汽车按下“普及”快进键

水滴汽车 殷楠 | 01-15

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(接上期)

Part 3 智驱为基础:800V平台发展进入“排水期”,增程面临挑战

驱动系统一直都是汽车的基础,但从传统燃油车到新能源汽车,驱动系统也在发生着剧变与更迭。燃油车时代的底盘、发动机、变速箱“老三样”,在新能源汽车上被替换为电池、电机、电控的“新三样”,也是我们常说的“三电系统”,它决定了一辆新能源汽车的基础使用体验,包括续航、动力、补能、操稳等方面的性能。

相比传统燃油车,新能源汽车在驱动系统上的最大变化是增加了电动化和智能化的技术,最具代表性的就是800V平台以及大量涌现出的各类混动系统和技术。

1. 2024年800V进入“排水期”,将迎来“质”、“量”双升

2023年,800V车型数量及销量都较2022年有了明显增长。截止2022年底,国内市场在售搭载800V技术的纯电车型数量在10款左右,品牌主要涉及保时捷、奥迪、小鹏、极狐、比亚迪、广汽埃安、现代等。

截止2023年,国内市场在售800V车型超过30款,包括智己、星途、极氪、吉利银河、沃尔沃、理想等品牌也已经或即将上市800V车型。

据民生证券测算,2025年国内搭载800V高压架构的新能源汽车预计为99.9万辆,3年复合年均增长率达270.9%;全球搭载800V高压架构的新能源汽车预计达215.3万辆,3年复合年均增长率达189.2%。

除了在销量和车型数量上的增长外,2023年发布及上市的800V车型及800V高压平台在“含金量”上也较此前有了明显提升,这主要体现在平台所用800V车载部件数量的增加及动力电池额定电压的升高,行业中也出现了相对应的概念即“全域800V”和“真800V”。

所谓全域800V包括动力电池、驱动电机、电控“大三电”均为800V,同时OBC、DC/DC、PDU“小三电”以及空调系统都是800V,并且使用SiC碳化硅功率半导体。

全域800V的优势在于系统能量转化率高、整车能耗低、三电系统的性能上限和安全系数更高。但全域800V也有其劣势,主要体现在不仅对电池系统要求很高,还要求电控、OBC、DC/DC中的功率器件需要由Si IGBT替换成SiC MOSFET,电机、压缩机、PTC 等均需要提升耐压性能,目前材料和制造成本都相对更高。

既然有全域800V平台之概念,那相对应的就有半800V高压平台或部分800V高压平台,即除电池系统为800V外,其余电机、电控、“小三电”和空调等部件均为400V。

相比全域800V平台,半800V平台的优势在于可基本沿用400V架构的基础,仅升级动力电池就可以实现800V高压快充,车端改造费用较小,不需要使用SiC碳化硅,制造成本低,短期有较大实用性。其劣势在于,由于电池系统为800V,而车内其它部件均为400V,因此需要新增 DC/DC部件进行电压转换,过程中会造成较大的能量损失。

此外,还有第三种实现800V高压充电的技术形式,即仅直流快充相关部件为800V,其余部件维持400V,将2个400V 动力电池串并联,通过继电器切换灵活输出400V和800V,兼容400V和800V直流充电桩。

这种技术形式的难度和成本相比部分800V被进一步降低,车端改造小,电池仅需改造BMS 即可,但串联增多,电池成本增加,沿用原有动力电池,对充电效率的提升有限,这种结构目前已不再是下一步发展的主流方向。

截止2022年底,国内市场在售的800V车型中大多以部分800V为主,包括保时捷Taycan、奥迪RS e-tron GT、阿维塔11、极狐阿尔法S Hi版、埃安V Plus等车型均出自部分800V平台。例如保时捷Taycan所用的J1平台,使用的是400V空调压缩机,因此就需要 DC/DC在800v和400v之间进行转换。阿维塔11则是在400V低压平台基础上搭载了宁德时代的800V高压快充电池。

相比之下,在2023发布的800V车型中,出自全域800V高压平台的比重正在逐渐增加,包括小鹏G6/X9、智己LS6、合创V09、智界S7等都以“800V高压碳化硅”平台为主要宣传点,可以预见的是,接下来车企和市场都将越来越重视800V车型和高压平台的“含金量”。

而“真800V”的概念指的是平台额定电压是否真正达到了800V。目前行业对800V平台的定义为整车高压电气系统电压范围达到550-930V的系统,既统称800V系统。

在2023年前,在为数不多的800V车型当中,大多数的额定电压均不足800V,甚至还有部分车型是在550V-600V之间“压线”入围,这就让“800V车型却不足800V”成为了普遍现象。在2023年,智己LS6首先提出“真800V平台”甚至是“准900V平台”的概念。虽然智己“准900V平台”的概念是以平台最高电压超过800V为依据来支撑而非额定电压,但智己LS6超过750V的额定电压依旧是目前已上市车型中最高的。此外,在2024年将上市的小米SU7也将出自小米自研的800V平台,而该平台的最高电压将达到871V。

但车企想要将高压平台电压上限突破800V,还会受到另一重要客观因素的制约,即充电桩。目前我国直流充电桩有近75%的电压是在750V以下,因此现阶段车企更实际的做法是将平台电压控制在750V以下,以适配更多的直流充电桩。

基于上述观察,水滴汽车认为,2024年,800V高压平台开始排出“非全域”及“准800V”的水分,竞争聚焦在“全域800V”和“真800V”两个关键点上,即以实现从“大三电”到“小三电”的全800V部件和提升平台额定电压为目标。

发展800V高压平台对于新能源汽车的意义主要有三个方面:

(1)充电速度快,解决充电效率低、速度慢的问题,在固态电池实现量产前,800V高压平台是纯电车型提升补能效率有效手段,可大幅提高补能效率的上限。

(2)800V平台下,车辆可搭载更高转速、功率密度更高的驱动电机,为高性能车、越野车等类型车的开发提供了技术支撑。

(3)电驱效率提升,电耗降低、续航提升。800V平台电驱动系统的CLTC的综合效率可达91.5%以上,在SiC碳化硅的加持下,续航里程可增加5%以上。

因此,800V高压平台为新能源汽车带来的收益除了充电速度更快,还有性能更强、效率更高等,为了更全面地测试800V平台的性能,水滴汽车从充电和放电两个维度制定了对800V高压平台的评测方法。评测维度及结果如下:

2. 增程式发展面临挑战,插混硬派越野呈两极分化

2023年,插电混动成为新能源汽车市场的最有力增长点。乘联会数据显示,2023年1~11月插电混动车型累计销量达224.7万辆,同比增长81.8%,远超纯电车型20%的同比增幅。

值得注意的是,在插电混动领域的内部角逐中,混联车型2023年销量为178万辆,同比增长69%,市场份额为8%;增程式插混车型全年销量64.2万辆,同比增长181%,市场份额为2.9%。尽管在销量和市场份额上,混联式插电混动车型要远高于增程式,但从增长速度来看,增程式插混车型更快。

但结合2023年插电混动市场发展趋势,水滴汽车预测2024年增程式插混车型的发展将面临巨大挑战,混联式插混车型发展前景将优于增程式车型。

虽然同属插电混动类型,但增程式混动车型与混联式混动车型的目标受众在消费心理上有着很大差别。增程式混动车型的技术特点和结构决定了,其拥有比混联式混动车型更趋近于纯电车型的驾驶感受,于是有相当一部分认可纯电车型的驾驶感受,同时又有续航焦虑的用户选择了增程式混动,而增程车型因其比纯电更低的电池成本和比混联式混动更低发动机成本,在此之前拥有着一定的价格优势。

到2024年,增程式混动车型的发展将面临不利因素:一、动力电池成本降低,增程式相比纯电车型在电池成本上的优势将缩小。二、随着800V高压平台的发展和普及,纯电车型的补能效率更高,潜在受众因续航焦虑选择增程式车型的比例或将降低。三、由于目前增程式混动车型平均售价明显高于混联式混动车型,加之产品数量和新产品数量更少,因此市场规模和总销量都将处于劣势。

增程式混动的弊端在于,由于发动机动力较弱、混动工况只有串联形式,导致了亏电状态下动力输出严重受限,车内用电器受限,高速工况动能转化效率降低,油耗升高。相比之下,混联式混动在高速工况及亏电下的动力和油耗表现要普遍优于增程式。结合2023年混联式混动车型在10~15万这一主力细分市场的迅猛发力,在2024年插电混动的“内战”中或将取得对增程式的领先。

2023年,越野车成为插电混动市场新的增长点,其中混联式包括了方程豹豹5、坦克400Hi4-T、坦克500Hi4-T、哈弗猛龙、哈弗二代大狗PHEV、捷途旅行者等多款车型,增程式则有仰望U8、猛士917、北京BJ60新能源共三款新车。

在价格方面,现有增程式越野车的均价要高于混联式,其中仰望U8更是突破百万元,猛士917也在60-70万元区间。相比之下,混联式售价跨度更大,入门价位更低,如哈弗猛龙和二代大狗新能源的最低起售价均在16万元左右。

在产品类型上,增程式越野车以中高端、中大型、硬派车型为主,车身结构均为非承载式车身,而混联式越野车在产品类型多样性上要明显高于增程式,既有非承载式车身的硬派越野车型,也有承载式车身的轻越野车型,同时在动力形式上,坦克Hi4-T动力系统更偏重发动机性能,电机作为辅助,而方程豹的DM-O平台则更注重发挥电机性能,发动机作为辅助动力。

此外,由于增程式混动缺少发动机直驱这一工况,对于工况更加恶劣的硬派越野车,就需要搭载更大功率的电机和更大容量的电池,以保证越野穿越时动力的输出,这也导致增程式越野车在电机和电池成本上居高不下,因此很难在中低端越野车市场中有所作为。

在水滴汽车看来,2024年的插混越野车市场上将呈现出两极分化的趋势,混联式越野车价格跨度大、平均价格更低、入手难度低,类型丰富、新车数量多;增程式越野车主攻30万以上中高端硬派越野车市场,总体市场体量较混联式越野车会有较大的差距。

3. Z轴的世界:价值价格双突围

时至2023年,汽车智能化技术除了˙在智能座舱和智能驾驶两个主要方向集中展现外,也开始渗透进多个传统汽车技术领域。在平台、驱动系统之外,其涉足的另一全新领域就是底盘。

虽然近年来传统汽车也开始将雷达、摄像头等感知系统加入到底盘系统中,去帮助悬架、转向及四驱系统完成对路况和车辆状况的实时监测,但受制于传统汽车相对简单的感知系统和低算力,智能技术的介入仍处于点状分布状态,并没有形成一个完善的系统去赋能。

随着激光雷达、高算力芯片以及电子电气架构在新能源汽车上的广泛应用,智能化开始与原有底盘技术有了系统化的融合,形成智能底盘系统,例如比亚迪推出的云辇、华为的途灵底盘以及蔚来ET9所搭载的全线控智能底盘,都是新能源车企推出的智能化底盘“一揽子”解决方案。

智能化底盘系统集体涌现的关键条件,在于智能感知系统和中央计算平台的快速发展。以华为途灵底盘为例,其智控中枢集成了HUAWEI MFSS 多模态融合感知系统(Multimodal Fusion Sensing System)、HUAWEI DATS动态自适应扭矩控制系统(Dynamic Adaptive Torque System)和HUAWEI xMotion智能车身协同控制系统等一系列用以协同控制车辆的智能算法。

HUAWEI MFSS多模态融合感知系统又包含两套子感知系统,其一是iVSE系统,可利用车辆上的多组主动及被动传感器对车辆状态进行估计,并进行路面状态辨识、判断路面类型,它可以对车速、转速、方向盘转角、横摆角速度等参数进行测量计算,为车辆控制提供数据依据。例如,它可以通过对电机转速进行补偿、纵向坡度估算进行校正等方法,提升车速估计的精度,满足操稳控制、ADS规控、安全驾驶控制等需求。

其二是RSS系统,可借助于智驾感知系统的摄像头/激光雷达等提前识别路面信息,根据路面信息和车辆状态提前对减振器的阻尼特性进行调节的技术。它可以实现对减速带、坑洼、路面湿滑等路面特征的预判和识别,从而实现更理想的悬架决策控制,提升车辆的驾乘舒适性。

在比亚迪的云辇系统中,预瞄系统可通过双目摄像头及激光雷达技术识别结构化道路表面和前方障碍物,联动调节阻尼进行快速抬升悬架高度,帮助车辆驶过障碍物。同理,云辇的这套系统还可以整合为超低模式,当感知系统监测到地库或限高杆让车辆存在“削顶”风险后,悬架可以降低到“超低”状态,防止车顶刮蹭。

如果我们将车辆的前后移动定义为X轴,左右移动定义为Y轴,上下移动定义为Z轴的话,那么底盘系统在获得了智能化的加持后,相较传统燃油车最突出的进化无疑来自于Z轴,即对悬架系统的上下控制。

相比此前在豪华品牌中所流行的“魔毯悬架”概念,当下智能底盘对车身Z轴的控制已不仅仅应用于改善车辆行驶舒适性这一单一场景,它还承载了车辆底盘在越野、驾控、安全等多维度的创新。

一直以来,新能源主机厂包括新势力车企的技术优势都集中在智舱和智驾维度,如今开始向传统主机厂最擅长的底盘领域发力,背后的意义主要有两个层面。

(1)突破传统主机厂的技术防火墙。在燃油车领域,传统主机厂的技术防火墙主要集中在传统“三大件”:底盘、发动机、变速箱。但在新能源汽车中,发动机已被替换为驱动电机或插电混动系统,变速箱在纯电车型上已经消失,传统主机厂拥有绝对技术优势的也只剩下底盘这一块阵地。

因此,当新能源车企想要在技术上全面赶超传统车企,就需要在底盘领域向传统主机厂发起挑战,底盘技术融合智能化,实现1+1>2的效果,完成对传统主机厂的弯道超车。

(2)提升产品价值,突围高端市场。当新能源车在价值上卷无可卷时,就只能开始卷价格,这是时下新能源汽车市场的现状。从2023年末、2024年初几款新上市的纯电车型价格来看,无论是800V平台还是8295芯片,都已经无法支持车企给自己的产品定一个高价,一款定价在20万左右的电动车几乎要做到硬件配置拉满才算有竞争力,至于想要将价格定到40-50万甚至更高的问界M9、仰望U8、蔚来ET9等,目前提升产品价值的有效途径就是搭载自研的智能底盘系统,建立技术壁垒的同时,也建立产品的价值壁垒。

(未完待续)

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