“主要是油車(chē)沒(méi)有那么多麻煩事?！敝苌钸@次十一假期和家人跨省自駕游，他在去年已購(gòu)置一輛純電汽車(chē)。但考慮到出遠(yuǎn)門(mén)，周深還是覺(jué)得油車(chē)靠譜。
周深說(shuō)的“麻煩事”是純電車(chē)型的里程焦慮。每逢節(jié)假日，高速路口的充電樁會(huì)徹夜排起長(zhǎng)隊(duì)，有車(chē)主在朋友圈自嘲凌晨三點(diǎn)還守在充電樁排隊(duì)。隨著新能源汽車(chē)滲透率的增長(zhǎng)，“充電一小時(shí)，排隊(duì)五小時(shí)”成為電車(chē)車(chē)主新的痛點(diǎn)，直呼“電動(dòng)爹”。
增程式國(guó)慶充電
根據(jù)汽車(chē)之家發(fā)布的《2021中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)消費(fèi)趨勢(shì)洞察報(bào)告》顯示，有超過(guò)6成的消費(fèi)者認(rèn)為，充電便捷性是選購(gòu)新能源車(chē)型的首要因素。
充電慢、充電難成為電車(chē)車(chē)主的心病。如何緩解補(bǔ)能焦慮，新能源廠商給出一個(gè)方案——800V高壓平臺(tái)，將充電時(shí)長(zhǎng)縮減一半，實(shí)現(xiàn)“充電5分鐘，續(xù)航200公里”的小目標(biāo)。
2019年，保時(shí)捷首推基于高壓平臺(tái)的量產(chǎn)車(chē)型Taycan。小鵬、極狐、埃安、極氪等國(guó)內(nèi)廠商，大眾、奔馳等外資車(chē)企紛紛跟進(jìn)，押寶高壓平臺(tái)。在近期小鵬G9發(fā)布會(huì)上，小鵬CEO何小鵬揚(yáng)言要接棒保時(shí)捷。
招商證券研報(bào)指出，800V電壓平臺(tái)可降低電池包充電熱量、提升EMC（電磁兼容性），提升效率和續(xù)航，讓充電補(bǔ)能無(wú)限接近燃油車(chē)的加油體驗(yàn)。
被視為壓倒燃油車(chē)最后一根稻草的800V快充，能否實(shí)現(xiàn)像加油一樣便捷？
燃油車(chē)大限將至？
在新能源車(chē)滲透率突破20%后，新勢(shì)力已經(jīng)開(kāi)始思考何時(shí)取代燃油車(chē)。
今年8月，何小鵬在超級(jí)補(bǔ)能發(fā)布會(huì)上再次看空燃油車(chē)，表示未來(lái)超快充 充電樁建設(shè)，將改變市場(chǎng)格局。10萬(wàn)元以下燃油車(chē)將很被淘汰，10萬(wàn)-20萬(wàn)元區(qū)間內(nèi)燃油車(chē)將被混動(dòng)和純電車(chē)型沖擊，混動(dòng)表現(xiàn)更突出；20萬(wàn)元以上，則是純電車(chē)型將更強(qiáng)。
何小鵬替代燃油車(chē)的設(shè)想，高壓平臺(tái)技術(shù)下放以及配套的超級(jí)充電樁缺一不可。
就像保時(shí)捷Taycan，一杯咖啡滿電體驗(yàn)，只能使用保時(shí)捷專用超充站，其他廠商或者第三方超充樁的充電功率大打折扣。去年11月，特斯拉在荷蘭開(kāi)放部分超充樁，允許非特斯拉品牌車(chē)型使用。但根據(jù)保時(shí)捷Taycan車(chē)主發(fā)布的體驗(yàn)視頻顯示，特斯拉超充樁在給Taycan充電時(shí)，輸出功率在130kW左右浮動(dòng)，約為V3超充樁峰值功率250kW的一半。
第三方充電樁不適配自家車(chē)型。因此，主機(jī)廠在推出800V車(chē)型時(shí)，也會(huì)配套建設(shè)自家超充樁。
一般情況下，400V電壓平臺(tái)，峰值充電功率約為250A×400V=100kW。提升充電功率，分化出大電流和高電壓兩條技術(shù)路線。
特斯拉、極氪、廣汽埃安等廠商押寶大電流。特斯拉相關(guān)人士告訴觀察者網(wǎng)，特斯拉V3超級(jí)充電樁可實(shí)現(xiàn)最大600A 的電流。
但據(jù)安信證券分析認(rèn)為，大電流的方案難以實(shí)現(xiàn)250kW以上的充電功率。大電流會(huì)使得電路中的連接器、電纜、電池的電連接、母線排等部件產(chǎn)生較高的熱損失，其中電池在大電流充電期間容易發(fā)生過(guò)載、過(guò)熱或充電電流受控降額等問(wèn)題。目前在400V架構(gòu)下極限電流一般為500A，特斯拉V3超充樁峰值電流超過(guò)600A并非全覆蓋，僅在5%-27%SOC（系統(tǒng)級(jí)芯片）內(nèi)實(shí)現(xiàn)250kW的最大充電功率。
而在800V架構(gòu)中，電流同樣為500A，車(chē)輛充電功率就已達(dá)到400kW，5分補(bǔ)能33kWh。如果按照百公里13kWh耗電量估算，5分鐘的補(bǔ)能電量續(xù)航里程已接近300公里。
因此，800V高電壓被看做真正實(shí)現(xiàn)快充的最優(yōu)解。
充電時(shí)長(zhǎng)縮短，意味著車(chē)輛不再需要通過(guò)大容量電池包緩解里程焦慮，電池包成本也相應(yīng)降低。
同時(shí)，國(guó)金證券研報(bào)指出，800V電驅(qū)架構(gòu)下，整車(chē)節(jié)能5-10%，能耗損失下降；同時(shí)降低車(chē)輛電線、電纜中銅的需求，實(shí)現(xiàn)車(chē)身低成本和輕量化設(shè)計(jì)。
縱有千般好，800V高壓平臺(tái)技術(shù)下放仍較緩慢，究其原因，離不開(kāi)成本二字。
牽一發(fā)動(dòng)全身
將電壓從400V提升至800V，看似只是改變電芯串并聯(lián)的方式，卻是牽一發(fā)動(dòng)全身的設(shè)計(jì)。
對(duì)于車(chē)輛而言，電壓升高意味著大三電（驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成、控制器總成、傳動(dòng)總成）以及小三電（DC/DC直流變換器、車(chē)載充電機(jī)OBC、高壓配電盒PDU）、空調(diào)系統(tǒng)都要適配更高的電壓平臺(tái)，需要重新選型。
以保時(shí)捷Taycan為例，整車(chē)需要為不同的元器件配備不同的電壓，包括800V、400V、48V和12V四個(gè)電壓平臺(tái)，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。僅僅是空調(diào)壓縮機(jī)，就配備一個(gè)800V轉(zhuǎn)400V的轉(zhuǎn)化器用于供電，還額外搭載一臺(tái)直流車(chē)載充電泵，將400V的充電樁輸出電壓升壓至800V后再對(duì)電池進(jìn)行充電。
同時(shí)，車(chē)載Si IGBT（硅基功率器件）正在接近材料極限，需要車(chē)企選擇成本更高的耐壓高、損耗低的SiC MOSFET（SiC基功率半導(dǎo)體）。
中金證券指出，IGBT關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生拖尾電流，造成較大的開(kāi)關(guān)損耗，因此限制了其高頻驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。相比之下，SiC材料能以多數(shù)載流子器件如MOSFET實(shí)現(xiàn)高壓化，避免了開(kāi)關(guān)損耗和頻率限制問(wèn)題。同時(shí)，SiC MOSFET有利于輕量化設(shè)計(jì)，如果將逆變器功率模塊由Si模塊替換為全SiC模塊后，電機(jī)重量減輕了40%，尺寸減小了43%。
SiC MOSFET什么都好，就是價(jià)格太貴。中金證券估算，如果采用Si IGBT方案，功率器件單車(chē)價(jià)格約1500元，而SiC MOSFET方案下，其價(jià)格達(dá)到4500元。
除了功率器件，800V平臺(tái)成本提高還包括線束成本、高壓直流繼電器、薄膜電容等方面。以高壓連接器為例，400V平臺(tái)車(chē)型高壓連接器在15-20個(gè)，單價(jià)1000-2000元。而800V平臺(tái)連接器在25個(gè)以上，單價(jià)成本提高到2500元以上。
各類零部件成本累計(jì)導(dǎo)致800V平臺(tái)車(chē)型整車(chē)成本高企，背后還包括配套的高壓充電樁。因此，車(chē)企只愿在高端車(chē)型中搭載高壓平臺(tái)。
不過(guò)，現(xiàn)階段的電池材料和熱管理系統(tǒng)技術(shù)是否成熟，能否保障電池安全？
根據(jù)國(guó)際交通通訊雜志發(fā)布的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在高倍率充電會(huì)使電芯溫度短時(shí)間內(nèi)大幅上升，且熱分布不均勻，電芯正極區(qū)域發(fā)熱集中；電芯溫度過(guò)高會(huì)加劇電池析鋰、SEI累積等問(wèn)題，縮短電池使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，造成較大的安全威脅。
同時(shí)，電池系統(tǒng)具有明顯的短板效應(yīng)，單一電芯的局部過(guò)熱將影響整個(gè)電池系統(tǒng)運(yùn)行。因此，高倍率充電需要對(duì)電池冷卻系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，提升散熱均勻程度，特別需要對(duì)發(fā)熱較為集中的電芯正極區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性冷卻，確保電池的溫度一致性。
更精細(xì)化的熱管理成為車(chē)企新的研究重點(diǎn)。小鵬汽車(chē)相關(guān)人士告訴觀察者網(wǎng)，小鵬汽車(chē)的的電池系統(tǒng)有完善的軟硬件防護(hù)功能，可以在有異常電壓或電流沖擊的情況下及時(shí)保護(hù)電池，避免電池受損。一方面，電芯按照超充倍率專門(mén)設(shè)計(jì)，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的6系三元材料與超充熱設(shè)計(jì)，在G9上搭載電芯高倍率充電技術(shù)；另一方面小鵬汽車(chē)制定了相匹配的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、充放電控制策略及熱管理策略，確保電芯在用戶使用期間滿足電池的全生命周期壽命指標(biāo)。
根據(jù)小鵬的規(guī)劃，2022年底將在北京、上海、深圳、廣州、武漢5個(gè)城市同步新上線7座小鵬S4超快充站。到2023年，小鵬汽車(chē)計(jì)劃新增超過(guò)500座以上的S4超快充站，實(shí)現(xiàn)主要重點(diǎn)城市和核心高速沿線的S4站超快充網(wǎng)絡(luò)覆蓋。到2025年，小鵬汽車(chē)目標(biāo)是累計(jì)建設(shè)2000個(gè)小鵬超快充站。
未來(lái)，隨著超充站的鋪建以及更多高壓平臺(tái)車(chē)型推出，燃油車(chē)的好日子不多了。
（應(yīng)受訪者要求，周深為化名）
