汽車800V超充技術(shù)(一)—市場(chǎng)&車廠布局

作者 / 阿寶，出品 / 阿寶1990

一、充電問(wèn)題仍是核心痛點(diǎn)，快充技術(shù)有望迎來(lái)機(jī)遇

新能源汽車需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)； 在各國(guó)政策的大力支持下，下游車企加大新能源業(yè)務(wù)發(fā)展力度，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)新能源車型投放、續(xù)航里程提升、智能駕駛體驗(yàn)優(yōu)化和配套設(shè)施進(jìn)一步完善，消費(fèi)需求顯著提升。2022 年新能源汽車銷量為 688.7 萬(wàn)輛， 23 年上半年新能源汽車保有量達(dá) 1620 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)近 53%。

電動(dòng)汽車以純電為主； 2023 年上半年，新能源汽車銷量為 374.7 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng) 44.1%，其中純電新能源汽車實(shí)現(xiàn) 271.9 萬(wàn)輛的銷量，占比 72.56%；插電式混合動(dòng)力售出 102.5 萬(wàn)輛，占比27.36%。

里程焦慮是困擾電動(dòng)汽車大規(guī)模推廣的主要因素，提高電池能量密度和縮短充電時(shí)間是解決電動(dòng)車里程焦慮的兩大關(guān)鍵途徑。目前市場(chǎng)上已有多款車型的續(xù)航里程達(dá)到 500km 以上，隨著電池技術(shù)進(jìn)步，車輛續(xù)航里程不斷突破，與此同時(shí)，充電時(shí)長(zhǎng)成為另一亟待解決的痛點(diǎn)，用戶迫切需求更大功率的充電技術(shù)和更快的充電速度。根據(jù)中汽中心用戶調(diào)查顯示，充電難問(wèn)題成為影響用戶購(gòu)買電動(dòng)汽車的首要顧慮因素。

高電壓快充路線成為主流；對(duì)于純電動(dòng)車的車主來(lái)說(shuō)，一直以來(lái)的夢(mèng)想莫過(guò)于對(duì)車輛充電能達(dá)到“加油”的速度。那么，如何能做到這一點(diǎn)呢?關(guān)于這方面的答案，其實(shí)在我們學(xué)生時(shí)代的物理課上就曾學(xué)到。

據(jù)《純電動(dòng)汽車高電壓快充平臺(tái)技術(shù)趨勢(shì)》，充電速度的提升意味著充電功率的提升，充電功率則由充電電壓乘以充電電流決定（P=UI）；也就是提升充電效率的方式有兩種，分別是提升電流與提升電壓。大電流方案下產(chǎn)生損耗較多，對(duì)汽車散熱能力要求高，同時(shí)也增加了汽車布線難度，故吸引力不高。相比較而言，高電壓方案規(guī)避了大電流方案下的損耗、散熱、線路等問(wèn)題，且實(shí)現(xiàn)高電壓方案相對(duì)容易，通過(guò)增加串聯(lián)電池單元數(shù)量便可實(shí)現(xiàn)，故高電壓方案有望成為未來(lái)主流。

二、何為800V高壓平臺(tái)？

“充電5分鐘補(bǔ)能200公里”、“12分鐘充電500公里”，最近各家新能源車企都在將電車的充電速度作為核心賣點(diǎn)之一進(jìn)行大力宣傳，而其中“800V高壓平臺(tái)”也在各種報(bào)道中被反復(fù)提及。

那么何為800V高壓平臺(tái)？800V是一個(gè)比較寬泛的概念，并不是指整車的高壓電氣系統(tǒng)全時(shí)段都能達(dá)到800V，而是一個(gè)平均值，整車的電壓范圍在550V—950V范圍內(nèi)，都可以稱為800V高壓平臺(tái)。而目前大多數(shù)新能源車都采用的是400V平臺(tái)，整車電氣系統(tǒng)電壓范圍在230V～450V之間。

相同電流下，800V 車型能利用更高的電壓，從而獲得更快的充電速度。500A 電流下， 400V 平臺(tái)車型可獲得200kw 充電功率，而 800V 車型可獲得 400kw 充電功率。??

400V高壓電氣拓?fù)浼軜?gòu)

800V高壓電氣拓?fù)浼軜?gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如上圖所示，對(duì)比發(fā)現(xiàn)高壓電氣系統(tǒng)下400V與800V拓?fù)浣Y(jié)果基本一致，沒(méi)有太大的變化。

但該項(xiàng)技術(shù)升級(jí)實(shí)則為一項(xiàng)繁雜的系統(tǒng)工程。目前大部分現(xiàn)有的直流快充基礎(chǔ)設(shè)施基本都是為 400V 汽車所服務(wù)的， 因此若想完成 800V 平臺(tái)的生態(tài)建設(shè)，除了應(yīng)對(duì)車內(nèi)配件進(jìn)行改造升級(jí)外，亦需在外部配套相應(yīng)的充電設(shè)施。其中對(duì)車內(nèi)配件包括核心三電系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)、DCDC（直流變壓器）、OBC（車載充電機(jī)）等部件，外部配套則為充電樁及充電站等。

高電壓方案對(duì)比電流方案的優(yōu)勢(shì)

a、規(guī)避了大電流方案下的損耗、散熱、線路等問(wèn)題， 據(jù)華為的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，低電壓大電流模式僅能在 10%-20%SOC 進(jìn)行最大功率充電，在其他區(qū)間充電功率下降得非常迅速。

b、實(shí)現(xiàn)高電壓方案相對(duì)容易，通過(guò)改變電池組串并聯(lián)的方式即可實(shí)現(xiàn)。

c、根據(jù) Future eDrive Technologies 的測(cè)算， 800V 平臺(tái)下 100kwh 的電池有望減重達(dá) 25kg，減重的效果較為明顯。

d、通過(guò)的電流越大，需要的電線橫截面也越大，影響車輛布線；高電壓方案可以有效減小布線影響

電氣類零部件迎升級(jí)

800V 快充趨勢(shì)下，車端設(shè)備零部件升級(jí)。800V 快充方案下，由于電壓提升，將帶來(lái)多處零部件和元器件升級(jí)。目前電動(dòng)車核心零部件分為電池、電機(jī)、電控；OBC、PDU、DC/DC（小三電）；電動(dòng)壓縮機(jī)等。我們認(rèn)為隨著車端電壓向 800V 升級(jí)，除了對(duì)電池材料有了新要求，對(duì)車端核心零部件的耐壓、抗熱等性能也有了要求，對(duì)零部件的影響主要為：

a、電機(jī)：扁線化、油冷趨勢(shì)，防腐蝕、絕緣要求提升。

b、電驅(qū)電控：800V 下 SIC 優(yōu)勢(shì)顯著，替代趨勢(shì)明顯。

c、繼電器：高壓繼電器性能要求提升，總價(jià)值量上升。

d、薄膜電容：提升耐壓等級(jí)。

e、線束：連接器增加，線纜降規(guī)。

f、熔斷器：用量有望提升，新型熔斷器滲透加速。

高壓快充對(duì)車端組件和零部件提出了更高要求

三、各車企加速布局高壓平臺(tái)車型

隨著新能源汽車滲透率快速提升，傳統(tǒng)車企加快向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，更多新勢(shì)力規(guī)模量產(chǎn)，車企之間的競(jìng)爭(zhēng)更加深化和多元，車企對(duì)于推出差異化競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的意愿較強(qiáng)。縮短充電時(shí)間是提升電動(dòng)車使用體驗(yàn)的關(guān)鍵之一。高壓架構(gòu)帶來(lái)的充電快、效率高的優(yōu)勢(shì)能夠提升車企產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，成為車型新賣點(diǎn)之一。海內(nèi)外頭部車企率先在高端車型應(yīng)用 800V 高壓平臺(tái)，構(gòu)筑產(chǎn)品差異化競(jìng)爭(zhēng)力。近年來(lái)，高壓快充路線受到越來(lái)越多主機(jī)廠的青睞，相繼推出或計(jì)劃推出 800V 高壓平臺(tái)車型。

國(guó)內(nèi)： 國(guó)內(nèi)主流車企紛紛加速布局高壓快充車型。比亞迪、廣汽埃安、北汽極狐、吉利極氪、東風(fēng)嵐圖、長(zhǎng)安、長(zhǎng)城、小鵬等多家車企均已相繼推出基于 800V 高壓平臺(tái)的高端車型，快充性能基本可以達(dá)到充電 10min 續(xù)航增加 200km 以上。此外，理想、蔚來(lái)、零跑等車企也均發(fā)布 800V 平臺(tái)架構(gòu)或規(guī)劃。

海外： 近年來(lái)，頭部車企在高壓快充車型上布局領(lǐng)先。2019 年，保時(shí)捷率先推出全球首臺(tái)搭載 800V平臺(tái)電動(dòng)車型 Taycan，最大充電功率 270kW，約 23min 完成 5%-80%SOC，后續(xù)版本最高充電功率達(dá)350kW。2020 年現(xiàn)代發(fā)布 E-GMP 平臺(tái)， 2021 年奧迪自研 PPE 平臺(tái)面世，搭載 800V 充電系統(tǒng)的車型，均可實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)快速充電。此外，奔馳 EVA 平臺(tái)將于 2023 年 9 月推出 800V 車型。大眾預(yù)計(jì)2024 年量產(chǎn) 800V 車型。通用的第三代純電動(dòng)平臺(tái)、捷豹路虎的電氣化平臺(tái)，均選擇 800V 作為車輛的運(yùn)行電壓。

國(guó)內(nèi)外車企加速布局高壓快充

隨著 800V 高壓平臺(tái)車型逐步進(jìn)入量產(chǎn)階段，頭部新能源車企和充電運(yùn)營(yíng)商積極推進(jìn)高壓大功率直流充電樁網(wǎng)絡(luò)加速布局，驅(qū)動(dòng)高壓充電基礎(chǔ)設(shè)施加快建設(shè)。為了配套高壓快充車型的推廣，前期整車廠大多自建快充樁。小鵬汽車 2022 年下半年逐步構(gòu)建 800V/480kW 超充網(wǎng)絡(luò)；蔚來(lái)汽車于 2022 年 12 月正式發(fā)布 500kW 超快充樁；理想汽車計(jì)劃 2023 年推出 400kW 超級(jí)快充技術(shù)，到 2025 年在全國(guó)建成3000 個(gè)以上超級(jí)快充站；廣汽埃安預(yù)計(jì)到 2025 年在全國(guó) 300 個(gè)城市建設(shè) 2000 座超充站；吉利和北汽也均自建了超級(jí)充電站。此外，特來(lái)電和星星充電等運(yùn)營(yíng)商也正在積極推動(dòng)超級(jí)快充站的建設(shè)。

四、電池企業(yè)積極布局快充技術(shù)

動(dòng)力電池作為高壓平臺(tái)架構(gòu)中的重要一環(huán)，電池快充技術(shù)是其中至關(guān)重要的突破口，也成為了動(dòng)力電池企業(yè)參與未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先動(dòng)力電池企業(yè)正在推進(jìn)動(dòng)力電池充放電倍率從 1-2C 向 4C 發(fā)展，包括寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、億緯鋰能等已經(jīng)推出快充電池解決方案，主要圍繞電池材料體系、結(jié)構(gòu)體系及電池包熱管理進(jìn)行技術(shù)迭代創(chuàng)新。

動(dòng)力電池企業(yè)快充技術(shù)布局情況