汽車800V超充技術(一)—市場&車廠布局

作者 / 阿寶，出品 / 阿寶1990

一、充電問題仍是核心痛點，快充技術有望迎來機遇

新能源汽車需求的爆發(fā)式增長； 在各國政策的大力支持下，下游車企加大新能源業(yè)務發(fā)展力度，推動優(yōu)質新能源車型投放、續(xù)航里程提升、智能駕駛體驗優(yōu)化和配套設施進一步完善，消費需求顯著提升。2022 年新能源汽車銷量為 688.7 萬輛， 23 年上半年新能源汽車保有量達 1620 萬輛，同比增長近 53%。

電動汽車以純電為主； 2023 年上半年，新能源汽車銷量為 374.7 萬輛，同比增長 44.1%，其中純電新能源汽車實現(xiàn) 271.9 萬輛的銷量，占比 72.56%；插電式混合動力售出 102.5 萬輛，占比27.36%。

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

高電壓快充路線成為主流；對于純電動車的車主來說，一直以來的夢想莫過于對車輛充電能達到“加油”的速度。那么，如何能做到這一點呢?關于這方面的答案，其實在我們學生時代的物理課上就曾學到。

據(jù)《純電動汽車高電壓快充平臺技術趨勢》，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，對汽車散熱能力要求高，同時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、線路等問題，且實現(xiàn)高電壓方案相對容易，通過增加串聯(lián)電池單元數(shù)量便可實現(xiàn)，故高電壓方案有望成為未來主流。

二、何為800V高壓平臺？

“充電5分鐘補能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之一進行大力宣傳，而其中“800V高壓平臺”也在各種報道中被反復提及。

那么何為800V高壓平臺？800V是一個比較寬泛的概念，并不是指整車的高壓電氣系統(tǒng)全時段都能達到800V，而是一個平均值，整車的電壓范圍在550V—950V范圍內，都可以稱為800V高壓平臺。而目前大多數(shù)新能源車都采用的是400V平臺，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高壓電氣拓撲架構

800V高壓電氣拓撲架構

拓撲結構如上圖所示，對比發(fā)現(xiàn)高壓電氣系統(tǒng)下400V與800V拓撲結果基本一致，沒有太大的變化。

但該項技術升級實則為一項繁雜的系統(tǒng)工程。目前大部分現(xiàn)有的直流快充基礎設施基本都是為 400V 汽車所服務的， 因此若想完成 800V 平臺的生態(tài)建設，除了應對車內配件進行改造升級外，亦需在外部配套相應的充電設施。其中對車內配件包括核心三電系統(tǒng)、空調壓縮機、DCDC（直流變壓器）、OBC（車載充電機）等部件，外部配套則為充電樁及充電站等。

高電壓方案對比電流方案的優(yōu)勢

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

b、實現(xiàn)高電壓方案相對容易，通過改變電池組串并聯(lián)的方式即可實現(xiàn)。

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

d、通過的電流越大，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

800V 快充趨勢下，車端設備零部件升級。800V 快充方案下，由于電壓提升，將帶來多處零部件和元器件升級。目前電動車核心零部件分為電池、電機、電控；OBC、PDU、DC/DC（小三電）；電動壓縮機等。我們認為隨著車端電壓向 800V 升級，除了對電池材料有了新要求，對車端核心零部件的耐壓、抗熱等性能也有了要求，對零部件的影響主要為：

a、電機：扁線化、油冷趨勢，防腐蝕、絕緣要求提升。

b、電驅電控：800V 下 SIC 優(yōu)勢顯著，替代趨勢明顯。

c、繼電器：高壓繼電器性能要求提升，總價值量上升。

d、薄膜電容：提升耐壓等級。

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)車企加快向電動化轉型，更多新勢力規(guī)模量產(chǎn)，車企之間的競爭更加深化和多元，車企對于推出差異化競爭產(chǎn)品的意愿較強?？s短充電時間是提升電動車使用體驗的關鍵之一。高壓架構帶來的充電快、效率高的優(yōu)勢能夠提升車企產(chǎn)品的競爭力，成為車型新賣點之一。海內外頭部車企率先在高端車型應用 800V 高壓平臺，構筑產(chǎn)品差異化競爭力。近年來，高壓快充路線受到越來越多主機廠的青睞，相繼推出或計劃推出 800V 高壓平臺車型。

國內： 國內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、東風嵐圖、長安、長城、小鵬等多家車企均已相繼推出基于 800V 高壓平臺的高端車型，快充性能基本可以達到充電 10min 續(xù)航增加 200km 以上。此外，理想、蔚來、零跑等車企也均發(fā)布 800V 平臺架構或規(guī)劃。

海外： 近年來，頭部車企在高壓快充車型上布局領先。2019 年，保時捷率先推出全球首臺搭載 800V平臺電動車型 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350kW。2020 年現(xiàn)代發(fā)布 E-GMP 平臺， 2021 年奧迪自研 PPE 平臺面世，搭載 800V 充電系統(tǒng)的車型，均可實現(xiàn)在短時間內快速充電。此外，奔馳 EVA 平臺將于 2023 年 9 月推出 800V 車型。大眾預計2024 年量產(chǎn) 800V 車型。通用的第三代純電動平臺、捷豹路虎的電氣化平臺，均選擇 800V 作為車輛的運行電壓。

國內外車企加速布局高壓快充

隨著 800V 高壓平臺車型逐步進入量產(chǎn)階段，頭部新能源車企和充電運營商積極推進高壓大功率直流充電樁網(wǎng)絡加速布局，驅動高壓充電基礎設施加快建設。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 年下半年逐步構建 800V/480kW 超充網(wǎng)絡；蔚來汽車于 2022 年 12 月正式發(fā)布 500kW 超快充樁；理想汽車計劃 2023 年推出 400kW 超級快充技術，到 2025 年在全國建成3000 個以上超級快充站；廣汽埃安預計到 2025 年在全國 300 個城市建設 2000 座超充站；吉利和北汽也均自建了超級充電站。此外，特來電和星星充電等運營商也正在積極推動超級快充站的建設。

四、電池企業(yè)積極布局快充技術

動力電池作為高壓平臺架構中的重要一環(huán)，電池快充技術是其中至關重要的突破口，也成為了動力電池企業(yè)參與未來市場競爭的核心競爭力。

目前國內領先動力電池企業(yè)正在推進動力電池充放電倍率從 1-2C 向 4C 發(fā)展，包括寧德時代、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、結構體系及電池包熱管理進行技術迭代創(chuàng)新。

動力電池企業(yè)快充技術布局情況