“主要是油车没有那么多麻烦事。”周深这次十一假期和家人跨省自驾游。他在去年已购置一辆纯电汽车。但考虑到出远门。周深还是觉得油车靠谱。
周深说的“麻烦事”是纯电车型的里程焦虑。每逢节假日。高速路口的充电桩会彻夜排起长队。有车主在朋友圈自嘲凌晨三点还守在充电桩排队。随着新能源汽车渗透率的增长。“充电一小时。排队五小时”成为电车车主新的痛点。直呼“电动爹”。
增程式国庆充电
根据汽车之家发布的《2021中国汽车市场消费趋势洞察报告》显示。有超过6成的消费者认为。充电便捷性是选购新能源车型的首要因素。
充电慢。充电难成为电车车主的心病。如何缓解补能焦虑。新能源厂商给出一个方案——800V高压平台。将充电时长缩减一半。实现“充电5分钟。续航200公里”的小目标。
2019年。保时捷首推基于高压平台的量产车型Taycan。小鹏。极狐。埃安。极氪等国内厂商。大众。奔驰等外资车企纷纷跟进。押宝高压平台。在近期小鹏G9发布会上。小鹏CEO何小鹏扬言要接棒保时捷。
招商证券研报指出。800V电压平台可降低电池包充电热量。提升EMC（电磁兼容性）。提升效率和续航。让充电补能无限接近燃油车的加油体验。
被视为压倒燃油车最后一根稻草的800V快充。能否实现像加油一样便捷？
燃油车大限将至？
在新能源车渗透率突破20%后。新势力已经开始思考何时取代燃油车。
今年8月。何小鹏在超级补能发布会上再次看空燃油车。表示未来超快充+充电桩建设。将改变市场格局。10万元以下燃油车将很被淘汰。10万-20万元区间内燃油车将被混动和纯电车型冲击。混动表现更突出；20万元以上。则是纯电车型将更强。
何小鹏替代燃油车的设想。高压平台技术下放以及配套的超级充电桩缺一不可。
就像保时捷Taycan。一杯咖啡满电体验。只能使用保时捷专用超充站。其他厂商或者第三方超充桩的充电功率大打折扣。去年11月。特斯拉在荷兰开放部分超充桩。允许非特斯拉品牌车型使用。但根据保时捷Taycan车主发布的体验视频显示。特斯拉超充桩在给Taycan充电时。输出功率在130kW左右浮动。约为V3超充桩峰值功率250kW的一半。
第三方充电桩不适配自家车型。因此。主机厂在推出800V车型时。也会配套建设自家超充桩。
一般情况下。400V电压平台。峰值充电功率约为250A×400V=100kW。提升充电功率。分化出大电流和高电压两条技术路线。
特斯拉。极氪。广汽埃安等厂商押宝大电流。特斯拉相关人士告诉观察者网。特斯拉V3超级充电桩可实现最大600A+的电流。
但据安信证券分析认为。大电流的方案难以实现250kW以上的充电功率。大电流会使得电路中的连接器。电缆。电池的电连接。母线排等部件产生较高的热损失。其中电池在大电流充电期间容易发生过载。过热或充电电流受控降额等问题。目前在400V架构下极限电流一般为500A。特斯拉V3超充桩峰值电流超过600A并非全覆盖。仅在5%-27%SOC（系统级芯片）内实现250kW的最大充电功率。
而在800V架构中。电流同样为500A。车辆充电功率就已达到400kW。5分补能33kWh。如果按照百公里13kWh耗电量估算。5分钟的补能电量续航里程已接近300公里。
因此。800V高电压被看做真正实现快充的最优解。
充电时长缩短。意味着车辆不再需要通过大容量电池包缓解里程焦虑。电池包成本也相应降低。
同时。国金证券研报指出。800V电驱架构下。整车节能5-10%。能耗损失下降；同时降低车辆电线。电缆中铜的需求。实现车身低成本和轻量化设计。
纵有千般好。800V高压平台技术下放仍较缓慢。究其原因。离不开成本二字。
牵一发动全身
将电压从400V提升至800V。看似只是改变电芯串并联的方式。却是牵一发动全身的设计。
对于车辆而言。电压升高意味着大三电（驱动电机总成。控制器总成。传动总成）以及小三电（DC/DC直流变换器。车载充电机OBC。高压配电盒PDU）。空调系统都要适配更高的电压平台。需要重新选型。
以保时捷Taycan为例。整车需要为不同的元器件配备不同的电压。包括800V。400V。48V和12V四个电压平台。结构更复杂。仅仅是空调压缩机。就配备一个800V转400V的转化器用于供电。还额外搭载一台直流车载充电泵。将400V的充电桩输出电压升压至800V后再对电池进行充电。
同时。车载Si IGBT（硅基功率器件）正在接近材料极限。需要车企选择成本更高的耐压高。损耗低的SiC MOSFET（SiC基功率半导体）。
中金证券指出。IGBT关断时会产生拖尾电流。造成较大的开关损耗。因此限制了其高频驱动应用。相比之下。SiC材料能以多数载流子器件如MOSFET实现高压化。避免了开关损耗和频率限制问题。同时。SiC MOSFET有利于轻量化设计。如果将逆变器功率模块由Si模块替换为全SiC模块后。电机重量减轻了40%。尺寸减小了43%。
SiC MOSFET什么都好。就是价格太贵。中金证券估算。如果采用Si IGBT方案。功率器件单车价格约1500元。而SiC MOSFET方案下。其价格达到4500元。
除了功率器件。800V平台成本提高还包括线束成本。高压直流继电器。薄膜电容等方面。以高压连接器为例。400V平台车型高压连接器在15-20个。单价1000-2000元。而800V平台连接器在25个以上。单价成本提高到2500元以上。
各类零部件成本累计导致800V平台车型整车成本高企。背后还包括配套的高压充电桩。因此。车企只愿在高端车型中搭载高压平台。
不过。现阶段的电池材料和热管理系统技术是否成熟。能否保障电池安全？
根据国际交通通讯杂志发布的调查数据显示。在高倍率充电会使电芯温度短时间内大幅上升。且热分布不均匀。电芯正极区域发热集中；电芯温度过高会加剧电池析锂。SEI累积等问题。缩短电池使用寿命。严重时甚至会出现热失控链式反应。造成较大的安全威胁。
同时。电池系统具有明显的短板效应。单一电芯的局部过热将影响整个电池系统运行。因此。高倍率充电需要对电池冷却系统进行升级。提升散热均匀程度。特别需要对发热较为集中的电芯正极区域进行针对性冷却。确保电池的温度一致性。
更精细化的热管理成为车企新的研究重点。小鹏汽车相关人士告诉观察者网。小鹏汽车的的电池系统有完善的软硬件防护功能。可以在有异常电压或电流冲击的情况下及时保护电池。避免电池受损。一方面。电芯按照超充倍率专门设计。通过应用先进的6系三元材料与超充热设计。在G9上搭载电芯高倍率充电技术；另一方面小鹏汽车制定了相匹配的系统设计。充放电控制策略及热管理策略。确保电芯在用户使用期间满足电池的全生命周期寿命指标。
根据小鹏的规划。2022年底将在北京。上海。深圳。广州。武汉5个城市同步新上线7座小鹏S4超快充站。到2023年。小鹏汽车计划新增超过500座以上的S4超快充站。实现主要重点城市和核心高速沿线的S4站超快充网络覆盖。到2025年。小鹏汽车目标是累计建设2000个小鹏超快充站。
未来。随着超充站的铺建以及更多高压平台车型推出。燃油车的好日子不多了。
（应受访者要求。周深为化名）
