5月25日，充電解決方案供應(yīng)商昇科能源宣布完成數(shù)千萬元pre-A輪融資。這家創(chuàng)業(yè)公司吸引眼球之處就在于專注V4及以上級(jí)別的超充技術(shù)，其特征是360kW，整車平臺(tái)800V，4C超快充電池。

有心者不難發(fā)現(xiàn)，“800V”這個(gè)關(guān)鍵詞最近一段時(shí)間在汽車行業(yè)頻頻出現(xiàn)。對(duì)整車及上下游產(chǎn)業(yè)鏈而言，這意味著什么?

“現(xiàn)階段，只要配備足夠的充電設(shè)施，如快充站、換電站等，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程完全能夠滿足用戶需求。”一些業(yè)內(nèi)人士向《中國汽車報(bào)》記者表示，“相較于投入大量成本研發(fā)新材料和新技術(shù)，盲目提高電池續(xù)航能力，完善充電基礎(chǔ)設(shè)施才是解決電動(dòng)汽車用戶‘里程焦慮’的最佳選擇。”

前不久，中國科學(xué)院院士歐陽明高在電動(dòng)汽車百人會(huì)組織的研討會(huì)上指出，解決充電的后顧之憂，需要更大功率的快充技術(shù)，超級(jí)快充是大勢所趨，行業(yè)需要推進(jìn)電動(dòng)汽車采用≥800V的更高電壓平臺(tái)。

據(jù)了解，受限于硅基IGBT功率耐壓能力，高壓充電需要考慮溫升、絕緣配合、EMC/EMI(電磁兼容性)和電弧等更多復(fù)雜問題，而目前主流快充模式主要基于400V電壓平臺(tái)。不過，行業(yè)對(duì)大功率充電的探索從未止步，800V高壓平臺(tái)的普及已被提上議事日程。

♦ 企業(yè)加快推出800V平臺(tái)

隨著用戶需求升級(jí)，市場倒逼技術(shù)進(jìn)步，電動(dòng)汽車400V電壓平臺(tái)未來恐怕將不能滿足人們對(duì)快充的需求。2019年，保時(shí)捷率先在全球推出800V高壓電氣架構(gòu)，旗下首款純電動(dòng)跑車Taycan采用800V直流快充系統(tǒng)并支持350kW大功率快充。自此，多家車企紛紛啟動(dòng)對(duì)800V高壓平臺(tái)的研發(fā)與布局。通用、現(xiàn)代、戴姆勒、Lucid等陸續(xù)發(fā)布800V架構(gòu)規(guī)劃，將超級(jí)快充作為差異化體驗(yàn)，以提升消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車未來發(fā)展的信心。

2021上海車展上，不少車企就適時(shí)推出了800V甚至更高電壓平臺(tái)的產(chǎn)品。進(jìn)口品牌方面，起亞EV6全系車型支持400V和800V充電，電量從30%充至80%僅需14分鐘;現(xiàn)代IONIQ 5最新800V高電壓平臺(tái)支持高達(dá)350kW的超大功率充電。自主品牌方面，吉利浩瀚架構(gòu)下首款車型極氪001，采用800V高壓系統(tǒng)，配裝4.35V高壓Ni55體系的三元電池，支持最高360kW超級(jí)快充;東風(fēng)旗下嵐圖汽車宣布研發(fā)基于超高壓平臺(tái)的超級(jí)快充技術(shù)。由此可見，以更高電壓平臺(tái)實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充已成為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。

從充電的物理特性來看：功率=電流×電壓，提高電動(dòng)汽車的充電效率有兩種思路，提高電壓和增加電流，也因此產(chǎn)生了兩種比較有代表性的快充技術(shù)——高電壓直流快充和大電流直流快充，但哪種路線更適用于超級(jí)快充，行業(yè)展開了激烈討論和實(shí)際研究。

據(jù)悉，由于大電流直流充電具有比較明顯的缺點(diǎn)，僅可在10%～30%SOC(電池荷電狀態(tài)，即剩余電量)條件下實(shí)現(xiàn)最大功率充電;在30%～90%SOC條件下充電，功率會(huì)大幅下降。同時(shí)，由于線纜粗細(xì)限制了大電流模式的上限，使其不能滿足更高充電倍率的需求。以低壓大電流模式充電的代表特斯拉為例，其Model 3長續(xù)航版在250kW峰值充電功率的支持下，可以1.5C充電倍率充30%～80%的電量。若線纜粗細(xì)不變，電流不變，要實(shí)現(xiàn)4C充電倍率，電壓需要擴(kuò)充至現(xiàn)在的2.7倍，即超過1200V，同樣演變?yōu)楦邏耗Ｊ?。此外，低壓帶來的電流過大、電阻散熱問題，必然會(huì)相應(yīng)地增加整車成本，降低產(chǎn)品競爭力。因此，市場上目前僅有特斯拉選擇大電流直流快充的方式，更多車企希望基于高壓電氣架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大功率充電。

♦ 更高電壓以滿足快充需要

華為數(shù)字能源產(chǎn)品線智能電動(dòng)領(lǐng)域副總裁彭鵬在近期舉辦的一個(gè)行業(yè)論壇上指出，整車選擇高壓架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充的必經(jīng)之路，800V左右的高壓在當(dāng)前可支撐實(shí)現(xiàn)2C快充。對(duì)于一輛搭載100kWh電的電動(dòng)汽車而言，在當(dāng)前400V電壓平臺(tái)、250A電流下，需要30分鐘才能充電30%～80%，而如果電壓提升到800V左右，15分鐘就可實(shí)現(xiàn)，達(dá)到4C的效率，基本上滿足現(xiàn)階段消費(fèi)者的快充需求。未來，隨著電流提升到500A，800V高壓車型可輕松實(shí)現(xiàn)7.5分鐘充電30%～80%，真正達(dá)到像加油一樣的充電體驗(yàn)。

據(jù)介紹，800V高壓平臺(tái)除了充電快，還有以下主要優(yōu)勢。對(duì)汽車來說，一方面，永磁同步電機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，當(dāng)溫度超過180℃時(shí)，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，影響工作效率甚至造成產(chǎn)品損壞;提高平臺(tái)電壓，相同功率下電流減小，電阻不變的情況下，電機(jī)產(chǎn)生的熱量相應(yīng)減小，從而可以降低退磁風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，平臺(tái)電壓升高，高壓線束的線徑變小，可以減小體積，提高電池容量和功率。此外，電氣平臺(tái)提升到800V，電控系統(tǒng)經(jīng)重新設(shè)計(jì)，熱損耗有望降低60%。

特來電首席科學(xué)家、技術(shù)研究院副院長穆曉鵬也表示：“就當(dāng)前主流車型充電需求來看，若想實(shí)現(xiàn)2C倍率，就要求充電功率達(dá)到120～150kW。但按照目前國標(biāo)規(guī)定，電動(dòng)汽車單槍電流不能大于250A，因此提升平臺(tái)電壓勢在必行。未來，隨著“ChaoJi”充電標(biāo)準(zhǔn)的落地和發(fā)展，配合液冷系統(tǒng)等，電流甚至可以提升到400～600A的水平。在這種模塊配置下，人們可以期待電動(dòng)汽車充電像燃油車加油一樣便捷。”

平臺(tái)電壓從400V提升至800V，屬于硬件改造，不是OTA可以實(shí)現(xiàn)的。這就意味著接下來會(huì)有更多企業(yè)推出800V或更高電壓的架構(gòu)，催生新的市場機(jī)會(huì)。

♦上游動(dòng)力電池企業(yè)爭相布局

要實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充之路，必須進(jìn)行整車平臺(tái)的高壓化改造，電池電壓以及相應(yīng)配套系統(tǒng)和零部件的性能提升是企業(yè)不得不考慮的重要問題。出于對(duì)高壓系統(tǒng)能耗、復(fù)雜度、可靠性等因素的考慮，整車的高壓器件最好與電池保持一致。換言之，800V架構(gòu)應(yīng)指充電端和整車端共同走向800V。

隨著市場對(duì)快充的更高追求，電池快充技術(shù)作為解決充電便捷性的關(guān)鍵突破口，也是車企和動(dòng)力電池企業(yè)角逐的主戰(zhàn)場。2021上海車展期間，不少電池企業(yè)推出了適應(yīng)于高壓快充平臺(tái)的全新產(chǎn)品。

其中，蜂巢能源首次對(duì)外發(fā)布了全新快充技術(shù)和對(duì)應(yīng)電芯，第二代4C快充電芯容量165Ah，能量密度大于260Wh/kg，僅需10分鐘就可實(shí)現(xiàn)SOC20%～80%，能循環(huán)快充1500多次，預(yù)計(jì)2023年二季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。蜂巢能源董事長兼首席執(zhí)行官楊紅新表示：“圍繞新能源汽車發(fā)展，打造配套生態(tài)很重要，要想實(shí)現(xiàn)快充平臺(tái)的普及，電池匹配、快充網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)業(yè)上下游的跟進(jìn)都是必要的。”

領(lǐng)湃新能源技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過特殊設(shè)計(jì)的離子快穿通道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池4C充電，15分鐘充電5%～85%SOC;未來規(guī)劃動(dòng)力電池6C充電、充電時(shí)間少于10分鐘。寧德方面也早早布局快充技術(shù)，推出了自主研發(fā)的快充型電芯，充電速度提升一倍，可實(shí)現(xiàn)15分鐘充電80%。目前，其超快充技術(shù)已涵蓋超電子網(wǎng)、快離子環(huán)、各向同性石墨、超導(dǎo)電解液、高孔隙隔膜、多梯度極片等。

除動(dòng)力電池企業(yè)外，部分車企在快充電池布局方面也不甘落后。比如，廣汽推出石墨烯超級(jí)技術(shù)，規(guī)劃推出6C-500km、3C-500km兩個(gè)版本的快充電池，今年9月將首次配裝在廣汽埃安AION V上;保時(shí)捷亦披露正在研發(fā)硅負(fù)極取代傳統(tǒng)石墨負(fù)極的高性能電池，以獲得更高能量密度和快充性能。

♦ SiC依賴進(jìn)口問題尚難解決

除了快充電池的研發(fā)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)鏈上下游其他配套零部件供應(yīng)商也紛紛行動(dòng)起來，華為就是最典型的代表。4月18日，華為推出了業(yè)內(nèi)首個(gè)AI閃充動(dòng)力域全棧高壓解決方案。據(jù)了解，華為當(dāng)前高壓解決方案是基于800V高壓左右開發(fā)的全新平臺(tái)架構(gòu)，包含了高壓車載充電系統(tǒng)、高壓異步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高壓同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高壓電池管理系統(tǒng)、直流快充模塊、三電云及高壓熱管理系統(tǒng)，在搭載該技術(shù)的極狐阿爾法S(HI版)上，可實(shí)現(xiàn)15分鐘充電30%～80%。

采埃孚很早就開始研發(fā)800V功率電子產(chǎn)品，現(xiàn)已推出800V SiC三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并預(yù)計(jì)在歐洲和中國市場實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。該公司相關(guān)人士介紹稱：“相較于400V功率電子產(chǎn)品，新款SiC的應(yīng)用在功能設(shè)計(jì)、電磁兼容等方面都存在較多難點(diǎn)。另外，還要考慮高壓系統(tǒng)下的絕緣安全和耐久力需求。”

隨著越來越多零部件企業(yè)展開在800V平臺(tái)領(lǐng)域的布局，除電池外，電驅(qū)動(dòng)、PTC(陶瓷加熱器)、空調(diào)壓縮機(jī)、車載充電機(jī)等零部件都面臨重新選型匹配的難題。目前，SiC等能夠承受更高電壓的器件及其他部件不斷被開發(fā)，技術(shù)也在快速迭代。歐陽明高認(rèn)為，從全產(chǎn)業(yè)鏈角度分析，主要高壓零部件在2021年底基本都可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

據(jù)了解，華為、博格華納、匯川技術(shù)等已陸續(xù)發(fā)布800V電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，舍弗勒全新推出的電機(jī)系列產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了電壓等級(jí)48～800V、功率等級(jí)15～300kW及以上的全覆蓋;海立、奧特佳、科博爾、華工新高理、比亞迪已具備800V電動(dòng)壓縮機(jī)、PTC等的生產(chǎn)能力;巴斯巴、永貴、中航光電、泰科等企業(yè)也具備批量化生產(chǎn)800V線纜及端子的能力。

不過，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的布局看似已基本完善，但站在供應(yīng)鏈角度，800V高架平臺(tái)架構(gòu)所需的SiC功率模塊仍大量依賴進(jìn)口，還是給國內(nèi)企業(yè)帶來不小的考驗(yàn)。

“零部件企業(yè)下一步的難題主要在于，如何在國內(nèi)建立完備的產(chǎn)業(yè)鏈和研發(fā)體系;同時(shí)，在與國際同類產(chǎn)品的可獲得性及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)兼容性方面，也面臨潛在的非技術(shù)性挑戰(zhàn)。”采埃孚相關(guān)人士稱，“但是，我們對(duì)800V平臺(tái)產(chǎn)品的市場預(yù)期還是非常樂觀的。隨著國家標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)入，800V超高壓快充平臺(tái)將會(huì)成為主要趨勢，但推廣的快慢將取決于充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及800V功率電子產(chǎn)品的成本下降。”

♦ 企業(yè)布局超高壓充電業(yè)務(wù)

電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充并非車企或動(dòng)力電池企業(yè)一方就可以完成，其中不僅涉及動(dòng)力電池、控制及熱管理技術(shù)等，還需要充電設(shè)施、電力供應(yīng)部門等環(huán)節(jié)的助力。因此，它也成為一個(gè)需要產(chǎn)業(yè)鏈多環(huán)節(jié)共同配合的系統(tǒng)工程。

在這一背景下，公共場景下的直流快充+家用交流慢充，多種充電形式并存形成智慧充電網(wǎng)絡(luò)的大方向基本已在業(yè)內(nèi)達(dá)成共識(shí)。充電樁主流企業(yè)在新建和現(xiàn)有充電樁改建中，紛紛開始考慮高壓兼容方案的布局，積極響應(yīng)高壓快充趨勢。

據(jù)悉，充電模塊是提升充電樁滿足800～1000V高壓車型充電的關(guān)鍵。對(duì)于現(xiàn)有充電模塊的研發(fā)，穆曉鵬表示：“從2020年底，特來電新增的充電設(shè)備電壓平臺(tái)已提升到950～1000V，支持800V高壓平臺(tái)充電完全沒有問題，也能滿足未來3～5年車輛升級(jí)到高壓平臺(tái)的需求;如果考慮到2030年前后，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這個(gè)數(shù)字可能會(huì)提高到1500V。”

中國電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟信息部主任仝宗旗也指出：“2018年起，就有不少企業(yè)布局超高壓充電樁業(yè)務(wù)，目前從終端來看，技術(shù)上不存在太大的問題，關(guān)鍵在于如何與車端匹配，做好安全性的保障。”

直流充電必須考慮到電網(wǎng)的配合，對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷可能造成較大壓力。仝宗旗認(rèn)為：“按照規(guī)劃，到2025年全國新能源汽車保有量達(dá)到2000萬～2500萬輛的時(shí)候，假設(shè)10%的車輛在同一時(shí)段進(jìn)行快充，對(duì)電網(wǎng)的要求會(huì)非常之高。”

在穆曉鵬看來，對(duì)此不必過多擔(dān)憂：“大量車輛同時(shí)進(jìn)行大功率快充必然對(duì)電網(wǎng)造成非常大的壓力，但未來占比最大的私家車會(huì)優(yōu)先選擇夜間在住宅和白天在工作場所等駐地站點(diǎn)充電，只有運(yùn)營車輛和有應(yīng)急需求的私家車才會(huì)選擇大功率快充。所以我們預(yù)測，未來80%的充電需求是慢充，僅20%是快充;在駐地站點(diǎn)則可通過有序充電進(jìn)行統(tǒng)一管理，減少無序充電對(duì)電網(wǎng)的沖擊;在快充站也可以增加一定的儲(chǔ)能，減少瞬間大功率充電對(duì)電網(wǎng)的影響。”

據(jù)了解，除特來電，國內(nèi)主流充電企業(yè)，優(yōu)優(yōu)綠能、華為、英飛源、永聯(lián)等陸續(xù)發(fā)布了充電范圍至1000V的充電模塊。今年4月，華為面向新能源汽車領(lǐng)域推出了HUAWEI Hi Charger直流快充模塊，希望解決充電行業(yè)運(yùn)營成本高、設(shè)備生命周期短的痛點(diǎn)。此外，電池企業(yè)也加入快充樁布局，今年3月寧德時(shí)代與福建百城新能源合資成立新公司上?？觳沸履茉?，主營充電樁快充服務(wù)。

♦ 快充未來發(fā)展還要由市場決定

雖然行業(yè)對(duì)超級(jí)快充時(shí)代的到來做了較為充分準(zhǔn)備，從動(dòng)力電池到充電基礎(chǔ)設(shè)施幾乎完備，但不少行業(yè)專家仍對(duì)此持審慎態(tài)度。仝宗旗表示：“考慮到快充模式的使用場景一般多為運(yùn)營車輛，私家車緊急補(bǔ)電可能僅占小部分，實(shí)際上用戶對(duì)快充的需求并不大。快充在未來很長一段時(shí)間可能僅作為充電應(yīng)用場景的一個(gè)小分支，而不是主流趨勢。”

平臺(tái)電壓的提高是技術(shù)趨勢的進(jìn)步，充電技術(shù)一旦到達(dá)更先進(jìn)的水平，勢必不會(huì)再倒退，這是不可逆的進(jìn)程。但是，電壓的升高并不會(huì)無限地繼續(xù)。穆曉鵬稱：“當(dāng)充電功率足夠大，充電基本與加油一樣方便時(shí)，車主對(duì)充電功率的焦慮會(huì)慢慢消除，電壓平臺(tái)發(fā)展也會(huì)達(dá)到一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候?yàn)榱藴p少絕緣成本、保障安全性能，就不會(huì)再一味抬高電壓。”

仝宗旗提出：“對(duì)于新能源汽車來說，600km的續(xù)駛里程在我國二、三、四線城市，可能一周充一次電就足夠，不需要頻繁充電，對(duì)快充的使用頻率也不高。能量密度太高，反而容易導(dǎo)致電池的安全性存在更多挑戰(zhàn)。”

前瞻技術(shù)的出現(xiàn)是車企與零部件供應(yīng)商對(duì)市場發(fā)展的嘗試，也不乏高端車型以此作為賣點(diǎn)博取消費(fèi)者的關(guān)注，但隨著補(bǔ)貼逐漸退坡，車企和零部件供應(yīng)商需將更多關(guān)注投入現(xiàn)有產(chǎn)品性能的提升，比如電池的穩(wěn)定性、安全性等，而不是一味追求越來越高的續(xù)駛里程和應(yīng)用市場有限的前瞻技術(shù)。

當(dāng)然，企業(yè)需要不斷追求技術(shù)進(jìn)步，以保證產(chǎn)品的演進(jìn)、升級(jí)，但待補(bǔ)貼完全退坡后，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展將趨于市場主導(dǎo)，屆時(shí)技術(shù)的未來還是要看消費(fèi)者是否愿意為其買單。