1.比亚迪发布了全球首个量产乘用车全域千伏(1000V)高压架构,实现充电5分钟续航400公里。
2.超级E平台技术亮点包括全域1000V高压架构、闪充电池(10倍率)、全场景兼容等。
3.汉L和唐L将搭载超级E平台,对标竞品包括蔚来ET9和小米SU7 Ultra。
4.此外,比亚迪自研1500V耐压SiC芯片,将为新能源汽车行业迈入高压快充+高性能驱动的全新时代。
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“只要充得够快,换电的优势就越不明显,高速充电一定是汽车的终极形态。”这是车圈最近流行的一句话。
近年来,汽车800V系统架构已逐步成为标配和主流,比如说2022~2024年比亚迪800V车型渗透率从7.7%提升至9.5%。但显然,人们对于充电速度的需求一定是越来越快。3月17日,比亚迪召开了比亚迪超级E平台技术发布会及汉L/唐L预售会,其中,全球首个量产乘用车全域千伏(1000V)高压架构引发市场关注。
这标志着汽车开始正式步入1000V架构,实现“充电5分钟续航400公里”。
比亚迪的这次发布会还透露了什么?汽车1000V架构到底是什么?这对汽车电子行业有什么影响?本文将逐一解答。
超级E平台的技术亮点
比亚迪纯电E平台的故事要从2010年开始说起,今年最新发布的超级E平台为第五代平台:
E平台1.0:2010年发布,400V电压平台,核心技术包括电机、电控、变速器三合一集成化设计、双向逆变充放电(可支持V2G),搭载车型包括比亚迪e6等;
E平台2.0:2018年发布,800V电压平台,本次提出“33111”概念,即3合1电驱3合1高压系统、1块PCB功能控制器、1块Dilink智能网联系统、1块高性能安全电池,搭载车型包括汉EV、唐EV、秦EV等;
E平台3.0:2021年发布,800V电压平台,发布8合1电驱总成、磷酸铁锂刀片电池、电池车身一体化宽域高效热泵系统等关键技术可实现充电5min补能150km的充电性能,搭载车型包括海豚、元PLUS等;
E平台3.0 evo:2024年发布,800V电压平台,发布12合1智能电驱技术集群、16合1高效热管理集成模块、全域智能快充技术集群等技术,快充时间10%-80%S0C@25min,80%-100%@18min,搭载车型包括海狮07EV、海豹06GT等;
超级E平台:2025年最新发布,1000V电压平台,最大电流1000A,峰值功率1000kw(双枪模式)支持10C超充,充电5min可补能400km+,搭载车型包括汉L、唐L等。
早在2023年底和2024年初,比亚迪就曾表示:“还在卷800V高压快充?明年我要上1000V了!”现在,1000V真的来了,而且不光是车,连配套的充电桩都来了。简单总结起来,超级E平台的亮点包括:
全域1000V高压架构:覆盖电池、电机、电控、空调等系统,充电电压1000V、电流1000A、功率1兆瓦(1000kW);
闪充电池(10倍率):5分钟补能400公里,电池内阻降低50%,搭配冷媒直冷技术,散热效率提升5倍,寿命提升35%;
全场景兼容:支持双枪充电(超充桩变兆瓦桩)、智能升压(适配全电压桩)、自研兆瓦液冷充电桩(最大功率1360kW),规划建设4000+充电桩并向行业开放技术;
电机:全球量产最高转速30511rpm,单电机功率580kW(超V12发动机),功率密度16.4kW/kg,体积为传统电机1/4,极速300km/h+;
SiC功率模块:自研1500V耐压SiC芯片,激光焊接降低电感,匹配高转速需求。
汉L(27万~35万元)、唐L(28万~36万元)将搭载超级E平台,对标竞品包括蔚来ET9(600kW充电)、小米SU7 Ultra(2.7万转电机),以更高参数(1000V/3万转)和更低价格(27万起)形成降维打击。
可以看出,比亚迪在最近几年迭代速度很快,尤其这次迭代不止一点点。工程师向“汽车开发圈”评论表示,随着明年补贴取消、购置税以及养路费的增加,用户要承担的费用更高,而车企本身利润本身就低,不一定会承担这一部分的费用。买车变贵了,买的人就变少了,所以很多车企都开始加速更迭技术,抢占今年市场,以应对明年的这样的大趋势。或许,这就是比亚迪超级E平台如此激进的原因之一。
此外,有工程师向“汽车开发圈”吐槽发问,比亚迪的技术是强点,但车做得又小又短,比如10~15W级的,就不如银河E5实用,后面会好卖吗?
1000V系统的内核所在
虽然800V/900V/1000V架构看似一个固定值,但实际上,这些数字指代的是一个范围,可以理解为方便企业进行营销的一个话术。目前市场可谓“群魔乱舞”,实际上,只有在平均补能效率、峰值功率和补能稳定性上均有良好的表现,才能叫真800V、真900V:
车辆的额定电压在230V至450V之间,就可以被视作400V架构;
550V至930V,就可以被称为是800V架构;
830V至1030V ,基本就可以认定为900V架构;
1000V架构,通常指额定电压在930V以上,接近或达到1000V甚至更高的情况。
从800V系统到900V系统再到1000V系统,汽车圈一直围绕着电压折腾,这是为什么?
这是因为,为了更快地为EV供电,要么提高电流,要么提高电压。但是提高电流的代价比较高,会增加尺寸重量和材料成本,提高电压则可降低电流。但围绕电压进行改进则会有很多好处:
功率提升:由于Power(W)=Voltage(V)×Current(A),假设最大电流为300A、EV充电器规格为180kW,400V架构理论功率输出为120kW,1000V则为300kW,由于300kW超出180kW,充电电流还会下降,也就是说,在相同的电流下,电压翻倍,可以传输2.5倍的功率;
充电速度变快:由于Charging Time (hours)= Vehicle Battery Capacity (kWh)/ Power Output (kW),所以车辆电池电压越高,充电速度就越快,因为功率输出随着电压的增加而增加。
轻量化设计:对于恒定功率,增加的电压也可以允许减少系统内的电流。较小电流减小了所需的电缆尺寸和所需的铜直径,也支持减少 I²R(焦耳热)损失。比如说,400V系统稳态电流为250A,铜线横截面积为95mm²,铜重量约为0.85kg/m;1000V系统稳态电流可降低到100A,铜线横截面积可以减少。
1500V SiC即将迎来爆发
众所周知,无论是800V系统,还是1000V系统,对应的SiC(碳化硅)芯片都会选用有一定冗余量耐压的芯片。一般来说,1200V的SiC芯片对应800V系统,而1500V的SiC芯片对应1000V系统。
本次,比亚迪也披露自己的自研1500V耐压SiC芯片。作为全球首款量产的最高电压等级车规级SiC产品,它将引领新能源汽车行业迈入"高压快充+高性能驱动"的全新时代。值得一提的是,比亚迪不仅成功自研了这款SiC功率芯片,还具备了量产能力。
据介绍,这款芯片具有更高的能效和更小的体积。该芯片采用叠层激光焊技术,通过优化芯片互联结构,成功将杂散电感降低75%,电控效率提升至99.86%,过流能力增强10%。其1500V的电压等级不仅完美适配超级e平台的全域千伏架构,更能支持高达1000kW的充电功率,较行业主流的600kW快充技术提升了近70%。
在材料工艺方面,创新性地采用纳米银烧结技术替代传统焊接工艺,使连接层热阻降低95%,可靠性寿命提升5倍以上。结合Cuclipbonding工艺与氮化硅AMB基板,芯片实现了体积缩小50%、功率密度翻倍的性能突破,为电动车三电系统的小型化、轻量化提供了关键支撑。
目前来看,国际厂商的SiC基本覆盖1500V这一档位,不过一般都用在工业或能源领域,而非汽车。而在汽车上应用的SiC产品的规划上,基本都为750V或1200V两个电压等级,以应对400V或800V架构的需求。可以看出,比亚迪在1500V上走得是比较快的,而巨头们还没有这种规划,所以不难预见,此次发布1500V自研SiC后,市场相关巨头应该会跟进。目前巨头的主要进展如下:
意法半导体(ST):是平面型SiC坚实拥趸,前阵子将STPOWER碳化硅技术升级到第四代,其在能效、功率密度和稳健性三个方面成为新的市场标杆,主要瞄准800V以上汽车系统;
安森美(ONsemi):最新的碳化硅技术已在最近迭代至第三代(M3S和M3E),并且准备从平面型转移到沟槽型碳化硅,M3E的元胞长度相比M1平台缩小了65%,并通过晶圆减薄工艺降低了导通电阻;
英飞凌(Infineon):在沟槽型碳化硅上布局比较早,目前其CoolSiC MOSFET已经更新到第二代(G2),G2在各方面都得到提升,在典型负载下功耗降低5%~20%、耐热性提高了12%、最大栅源电压范围扩大至10V到23V、具备高达200℃的过载结温、出色的雪崩鲁棒性以及2微秒的短路耐受时间;
罗姆(Rohm):在第4代SiC MOSFET中,通过进一步改进罗姆自有的双沟槽结构,成功地在改善短路耐受时间的前提下,使导通电阻比以往产品降低约40%。作为SiC MOSFET,实现了业界超低的导通电阻;通过大幅降低栅漏电容(Cgd),成功地使开关损耗比以往产品降低约50%;
Wolfspeed:今年迭代至第4代SiC技术平台,MOSFET导通电阻相比上一代降低高达 21%,开关损耗降低高达 15%;在工作温度条件下可使比导通电阻降低达21%;而在硬开关应用中,得益于第4代技术,开关损耗降低幅度达15%;具有高达 2.3 μS 的短路耐受时间。
我国SiC增速和成长非常明显,同时在汽车领域也取得了重大的进展:
2023年7月10日,派恩杰宣布1700V/1Ω SiC MOSFET 产品已成功应用于国内知名能源汽车企业的主驱逆变器辅助电源项目,并收获该知名新能源车企订单;
2023年7月10日,纳芯微宣布SiC MOSFET产品,全系列具有1200V的耐压能力,该系列产品包括四种规格的Rdson(Vgs=18V),分别为14/22/40/60mΩ,并计划经过全面的车规级认证,以确保完全符合汽车级应用的需求;
2023年10月,国星光电开发的1200V/80mΩ SiC-MOSFET(碳化硅-场效应管)器件也成功获得了AEC-Q101车规级认证并通过高压960V H3TRB (HV-H3TRB)可靠性考核;
2024年3月8日,瞻芯电子宣布开发的三款第二代650V SiC MOSFET产品通过了严格的AEC-Q101车规级可靠性认证;
2024年3月,蓉矽半导体自主研发的1200V 40mΩ SiC MOSFET NC1M120C40HT近日顺利通过AEC-Q101车规级测试和HV-H3TRB;
2024年12月,昕感科技面向新能源领域推出重量级SiC MOSFET器件新产品(N2M120007PP0),实现业界领先的超低导通电阻规格1200V/7mΩ,新品基于车规级工艺平台,兼容18V栅压驱动。
除了芯片企业,车企和Tier 1也纷纷布局SiC。据“行家说三代半”信息显示,目前车企/Tier 1布局情况如下:
比亚迪:宣布将研1200V沟槽SiC MOSFET;
长安汽车:宣布与重庆大学联合研发的SiC功率芯片首轮流片成功下线;
吉利:与芯聚能等公司合资成立芯粤能,专注车规SiC芯片;
丰田:旗下电装(Denso)及合资企业布局SiC全产业链,电Denso在日本建设8英寸SiC晶圆产线,预计2025年商业化;
博世:收购TSI改造加州罗斯维尔8英寸硅晶圆厂,计划2026年量产SiC芯片;
华为:通过投资与自研双路径布局SiC技术,智界S7车型已搭载800V高压SiC电机。
随着汽车架构电压等级再次提升,未来,1000V高压架构和1500V SiC技术或将逐渐普及,推动行业向更高效方向发展。总之,比亚迪1000V系统的发布标志着电动车技术进入了一个全新的时代,不仅解决了用户的充电焦虑,还为行业的可持续发展提供了新的动力。