讓車企「著魔」的800V高壓快充，根治不了續(xù)航焦慮 今日聚焦

如何終結(jié)續(xù)航焦慮，一直是困擾電動車普及的頭號難題，以至于影響大家購買電動車決策的10個靈魂拷問當(dāng)中，有7個都是與充電和電池相關(guān)，比如電池衰減、充電便利、補能速度等。

雖然沒有任何一家車企的產(chǎn)品能100%解決這些問題，但至少需求已經(jīng)足夠明確，畢竟說到底人類社會的發(fā)展史，本質(zhì)就是由需求提供的源動力，需求帶動了技術(shù)的進步和迭代。

于是，我們看到了各大車企八仙過海似的給出了自己的技術(shù)路徑，有些從材料領(lǐng)域想方設(shè)法增加鋰電池的能量密度，有些大規(guī)模建設(shè)自家品牌超級充電樁，還有一些則選擇用換電體系來緩解補能問題，但更多的還是選擇通過提高電壓或電流的方式來提高充電功率。

(相關(guān)資料圖)

電池能量密度的突破本質(zhì)上是一個化學(xué)問題，它并非車企的強項，即便是電池領(lǐng)域的高端玩家寧德時代，其產(chǎn)品的技術(shù)迭代也并非一蹴而就，目前主流的純電旗艦車型，在CLTC工況下續(xù)航普遍能夠達到600-700公里，高能量密度的凝聚態(tài)電池也尚處于還未量產(chǎn)的階段。

而建設(shè)充電樁和換電站，不僅需要在規(guī)劃期間做好與產(chǎn)品之間的匹配，對于長期的規(guī)模化投入也是一場極大的考驗，因此提高充電功率成為了一種最為普世的技術(shù)途徑。

800V超充為何受寵？

初中的物理常識告訴我們，電流在單位時間內(nèi)做的功叫做電功率，要想縮短充電時間，就必須提高快充功率。根據(jù)物理公式P=UI，提升充電功率的方式無非有兩種——要么提升電流I，要么提高電壓U，實際情況是采用這兩個方案的廠商都有。

目前主流充電槍的最大電流限制500A，所能達到的充電功率大約為200kW，目前車企普遍使用400V電壓系統(tǒng)，250A電流，達到100kW的充電功率，按單車帶電量50kWh計算，電池由30%SOC（State of Charge，電池荷電狀態(tài)）充電至80%SOC需要30分鐘，而800V高壓可以達到300-500kW的充電功率，僅需6-10分鐘就能迅速補能。

大電流方案其實對于汽車整體架構(gòu)、熱管理以及電池BMS的要求都提出了更高的要求，比如根據(jù)另一個物理公式：P=I^2*R來看，充電過程中的發(fā)熱問題只和電路中的大電流相關(guān)，和電壓無關(guān)，當(dāng)電阻一定的時候，會產(chǎn)生很高的熱損失。

因此，更多的品牌開始選擇高電壓方案，從原理上來看高電壓吸引主機廠的一大魅力在于，能夠保證一定充電功率的前提下，提高電壓能使電流降低，熱損耗減少，從而提升充電效率，達到節(jié)省充電時間的最終目的。

另外，800V的電機比400V的要輕，疊加一些線纜和部件減少，可以減輕車身重量。根據(jù)Future eDrive Technologies的測算，800V平臺下100kwh的電池有望減重達25kg。

根據(jù)公開消息統(tǒng)計，目前全球已推出或確定推出800V系統(tǒng)的汽車品牌多達20多家。從平臺架構(gòu)來看，包括比亞迪e平臺3.0、通用奧特能平臺、吉利SEA浩瀚平臺，奔馳EVA、現(xiàn)代E-GMP、小鵬扶搖架構(gòu)等都能夠支持800V高壓。

最早搭載800V高壓充電系統(tǒng)的車型是保時捷2019年推出的純電動Taycan，按照官方數(shù)據(jù)，其能夠?qū)⒊潆姽β侍嵘?50kW，在22.5分鐘內(nèi)電量從5％充到80％，這對當(dāng)時動輒需要1小時的充電時長來說可以說是質(zhì)的飛躍。

反觀國內(nèi)市場，吉利2020年發(fā)布純電SEA浩瀚架構(gòu)時，其技術(shù)儲備中就支持800V。次年，比亞迪推出了支持800V的e平臺3.0，但出于成本和市場節(jié)奏的考慮，吉利和比亞迪當(dāng)時都沒有推出搭載800V平臺的量產(chǎn)車型。

2022年，極狐阿爾法S的HI版首發(fā)支持800V快充，但可惜的是，其充電功率只有187kW，且該車在市場銷量表現(xiàn)平平，并沒有掀起多大浪花。

再往后，小鵬G9的推出讓業(yè)界對800V快充有了進一步認識，官方還曾喊出了“充電5分鐘，續(xù)航200km”的口號，近期剛剛上市的小鵬G6車型同樣也將800V作為一項核心賣點。

如果說此前車企對800V的探索僅是停留在技術(shù)層面，那么今年以來，車企正在進一步讓800V技術(shù)覆蓋到更多量產(chǎn)車當(dāng)中，它也成為了“技術(shù)軍備競賽”的重要一環(huán)。

今年以來，小鵬汽車宣布搭載扶搖架構(gòu)的車型將標(biāo)配全域800V高壓SiC碳化硅平臺，包括動力電池、電驅(qū)、電源、壓縮機等所有高壓部件整車全域800V。另外，今年發(fā)力純電戰(zhàn)略的理想汽車在上海車展期間也推出800V超充純電解決方案。

“整車選擇高壓架構(gòu)是實現(xiàn)超級快充的必經(jīng)之路，800V左右的高壓在當(dāng)前可支撐實現(xiàn)2C快充。”華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司智能電動領(lǐng)域副總裁彭鵬曾說道。

毫無疑問，相比于其他提高充電功率的解決方案，800V高壓快充的優(yōu)勢非常明顯，作為目前主流車企們解決補能難題的核心路徑，800V高壓快充已成為行業(yè)的默契共識。

規(guī)模化前的兩座大山

既然800V超充技術(shù)路徑已經(jīng)成為大多數(shù)車企的共同選擇，那為何發(fā)展至今依然并沒有大規(guī)模應(yīng)用，究其核心原因在于，背后還存在著「升級成本」和「電網(wǎng)配套」兩座大山要翻越。

從完整的充電鏈路來看，要實現(xiàn)800V高壓充電，它需要充電樁、車輛接口、電源管理系統(tǒng)、電池的配合才能完成，它并不是單純提高電壓就能一勞永逸的升級，相比于此前的400V充電架構(gòu)，每個環(huán)節(jié)的零部件都需要進化，要從產(chǎn)品定義甚至造車平臺階段開始規(guī)劃。

設(shè)計之初，首先需要將整車電壓水平定在800V，電池包內(nèi)部電芯也要以800V為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計串并聯(lián)拓撲，最后確定電芯容量。其次是電機、空調(diào)、充電機、DCDC（直流變換器）支持800V以及相關(guān)線束，高壓連接器等所有高壓回路上的其他零件按照800V要求設(shè)計、開發(fā)、驗證。

之所以讓800V這兩年備受車企關(guān)注，還有一個材料學(xué)領(lǐng)域的神助攻，得益于第三代半導(dǎo)體材料的突破，碳化硅器件得以替代傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體器件，加速了800V的規(guī)模化應(yīng)用。

與Si MOSFET相比，相同規(guī)格的SiC MOSFET尺寸可大幅減小至原來的1/10。此外與Si IGBT模塊相比，SiC MOSFET模塊能實現(xiàn)低功耗下的高頻開關(guān)，有助于減小濾波器、變壓器和散熱器的尺寸，變相提升800V架構(gòu)下新能源汽車的續(xù)航能力。

ST數(shù)據(jù)顯示，在400V電壓平臺下，SiC能夠比硅基IGBT器件擁有2%~4%的效率提升，而在750V電壓平臺下其效率提升幅度則可增大至3.5%~8%，可以看出，汽車平臺高壓等級越高，SiC的優(yōu)勢將越明顯。

雖然SiC-MOSFET與Si-IGBT相比耐壓程度更高，且開關(guān)損耗低、效率高，但相對應(yīng)地，其價格也高。據(jù)科銳（Cree）預(yù)測，從整車成本看，只有當(dāng)SiC器件成本下降至Si-IGBT成本的2倍時，應(yīng)用SiC器件的整車成本不高于搭載Si-IGBT的整車成本。

近年來雖然有國內(nèi)廠商在布局SiC產(chǎn)品，但仍難以滿足車規(guī)級市場的需求，難以實現(xiàn)SiC器件自主供應(yīng)，極度依賴進口。短期來看，SiC器件成本難有改善。

這還僅僅一個小部件帶來的成本提升，在樁端，布局高壓充電同樣需要大量的成本投入。大比特產(chǎn)業(yè)研究室的數(shù)據(jù)顯示，一個30kW的充電模塊所需的磁性元件（充電樁的核心元器件之一）價值量在600元左右，普通60kW的直流充電樁磁性元件價值量在1200元左右，而800V平臺下480kW快充樁的磁性元件價值量將高達9600元左右。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，一個360kW超充的成本估算約為23萬到26萬之間。

“整個行業(yè)對800V有一個還沒認真思考的問題：800V的電池需要更小的電芯，電池成本會更高。這個成本問題如何去解決，目前業(yè)內(nèi)沒有一家公司能夠給出答案。”李斌曾說道。

成本問題之外，800V在規(guī)模化應(yīng)用上還面臨電網(wǎng)容量問題。在實際應(yīng)用中，當(dāng)前各家車企宣傳的峰值功率并不代表用戶使用場景下的真實功率，充電功率與當(dāng)?shù)氐某潆姯h(huán)境、電力使用情況掛鉤，實際情況并沒有車企們所宣揚的那么理想。

理論上而言，800V架構(gòu)下的充電功率高達480kW，是目前主流直流快充樁的4-6倍，但事實是，我國目前很多地區(qū)的配電網(wǎng)，都沒有配備這么大功率的變壓器。其次，新能源車主們充電的不確定性和隨機性，也會無形之中加大電網(wǎng)優(yōu)化控制的難度。

蔚來總裁秦力洪也對此表示過類似的擔(dān)憂，“真正的充電速度不光取決于車，還要取決于電，如果只有800V的車，沒有800V的電，不能說把池子做大水就裝得快，問題是水沒有那么多，目前很多地方電力容量有限，改造難度很大，如果幾輛電動車同時充電，電流分配更難以支持。”

根據(jù)國家電網(wǎng)北京經(jīng)濟技術(shù)研究院的一份報告顯示，電動汽車的充電行為與居民日常用電負荷曲線的擬合度高達85%。有說法指出，如果在現(xiàn)有的配電系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施下將現(xiàn)有充電樁升級為800V超充站，集中使用可能導(dǎo)致的夸張的情況是電用設(shè)備被燒毀；這好比是，大學(xué)宿舍里同時使用十幾個電吹風(fēng)這類高功率電器導(dǎo)致停電。

由此，在迎來電網(wǎng)容量擴容之前，業(yè)內(nèi)提出了一種解決方案——即配置儲能以緩解配電網(wǎng)的壓力；這相當(dāng)于原本是由一個大壩集中提供電力，現(xiàn)在增加了蓄水池，增加電力出口通道。

然而，儲能站的成本一般在幾百萬到數(shù)千萬美元之間，結(jié)合現(xiàn)有的800V車型體量來看，通過布局儲能站解決800V充電的電力問題，并不是一筆劃算的買賣。

為了滿足日后的800V充電站規(guī)模化普及，電網(wǎng)只能進行大范圍的升級和優(yōu)化，但基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)并非一蹴而就，整個過程無疑是漫長的，它也注定了800V超充的規(guī)模化應(yīng)用可能并不會在短時間內(nèi)迎來井噴式發(fā)展。

一場緩慢的技術(shù)過渡

普及800V超充樁的愿景固然美好，但是至少在現(xiàn)階段，我們還沒有任何理由拋棄掉400V的充電網(wǎng)絡(luò)，那么由此會衍生出一個大家都非常關(guān)心的問題，當(dāng)具備800V超充技術(shù)的新能源車遇到現(xiàn)有的400V充電樁，是否也會帶來一定的加成？

不久前，小鵬汽車官方曾做過一個關(guān)于小鵬G6和特斯拉Model Y的充電速度對比測試，采用的并非是小鵬汽車自建的充電樁，而是第三方180kw的充電樁，會更加符合用戶的真實使用場景，實際數(shù)據(jù)顯示即便是非800V的充電樁，小鵬G6的充電功率也要高于特斯拉Model Y。

在如今這個時代，大家購買具備800V技術(shù)架構(gòu)的電動車，就有點當(dāng)年4G網(wǎng)絡(luò)到5G網(wǎng)絡(luò)之間的升級，如果不是成本和價格的原因，幾乎沒有理由拒絕一臺搭載800V技術(shù)架構(gòu)的產(chǎn)品。

前面提到，只有在車、樁兩端同時具備800V條件，并在電網(wǎng)容量能夠滿足的前提下，才能真正達到800V快充。但出于成本等因素的考量，在搭載800V的車、樁真正上量之前，車企也不得不選擇性價比更高的過渡方案。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會副秘書長、能源行業(yè)電動汽車充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書長劉永東表示，“得益于800V大功率充電的兼容性很好，不改變現(xiàn)有車樁產(chǎn)品，對于現(xiàn)有的充電樁可采用適配器方案，實現(xiàn)平穩(wěn)過渡升級。”

劉永東所指的過渡方案，其實也是目前車企面對前沿技術(shù)推進與部件升級緩慢之間的矛盾衍生出的解決方案，即部分800V平臺架構(gòu)的高性價比方案。

由于當(dāng)前800V功率開關(guān)器件成本是400V級IGBT的數(shù)倍，為了整車成本和驅(qū)動效率的平衡，主機廠有動力在關(guān)鍵必要的驅(qū)動系統(tǒng)上，使用800V部件（如電機），保留一部分400V零件。

車內(nèi)供電上，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將800V的電壓轉(zhuǎn)換成400V為車內(nèi)電器供電，然而這個變壓的過程會損失一部分電量，因此800V能使效率提升多少尚且還是未知數(shù)。

以保時捷Taycan為例，受限于800V配套器件開發(fā)，同時存在800V、400V、48V與12V四個電氣架構(gòu)，其在設(shè)計上就采用了DC/DC降壓方案，以此滿足車內(nèi)其余低壓系統(tǒng)的需求。現(xiàn)代Ioniq 5同樣車內(nèi)安裝DCDC模塊以滿足車內(nèi)12V架構(gòu)的需求。

另外，對于樁車電壓等級的不匹配的問題，部分廠商則是采取升壓的方式，讓400V的樁充800V的車。像均勝電子等零部件廠商就推出了高壓平臺充電升壓模塊(800V Booster），通過車端的升壓器將400V充電樁輸出的電壓升壓至800V后再對電池進行充電。

為了兼容現(xiàn)有的400V充電樁，奧迪的PPE平臺則是采用“組合充電”方案，在接入400V充電設(shè)施進行充電前，電池中相應(yīng)的高壓開關(guān)會自動切換，將800V電池分成兩個額定電壓為400V的電池，從而可以在一個400V充電樁進行并聯(lián)充電，不再需要額外的高壓升壓器。

DIGITIMES Research分析師Jessie Lin指出，由于800V架構(gòu)在未來幾年可能存在技術(shù)瓶頸和高成本等挑戰(zhàn)，因此在2030年之前可能不會成為大眾市場的主流產(chǎn)品。滲透率將從一個相對較低的基數(shù)增長，高級別電動汽車是第一批支持800V的汽車。

從車端來看，Jessie Lin表示，支持800V的電動汽車份額預(yù)計將從2022年的2%增長到2025年的12%，其余主要是400V的電動汽車車型。

類似的觀點，一位從事充電服務(wù)的業(yè)內(nèi)高管也曾向鈦媒體App提到，“未來800V超級快充就是VIP式充電，通過設(shè)置價格階梯進行分層，服務(wù)愿意多花錢的高端車主，或者是有這種臨時性應(yīng)急補充需求的用戶。”

該高管還提到，未來的充電的邏輯會是超級快充、普通快充、目的地慢充以及換電，是一個綜合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。也就是說至少現(xiàn)階段，400V充電樁不會完全被800V超充取代。

新技術(shù)誕生往往會面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，而大規(guī)模應(yīng)用也絕非一日之功，用戶認知的轉(zhuǎn)變同樣需要過程，800V超充架構(gòu)這條技術(shù)路徑已然明確，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的分工協(xié)作顯得尤為關(guān)鍵。

對于我國的汽車工業(yè)而言，新能源本就是一個彎道超車的絕佳賽道，自主品牌們對800V技術(shù)架構(gòu)更積極地嘗試，也將作為重要的技術(shù)儲備，在新能源時代建立起自己真正的護城河。

（圖片來源：veer圖庫）

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