從量變到質變 高電壓平臺意味著什麼

    [汽車之家 電動車技術]  電動車會取代燃油車嗎？電動車什麼時候能像燃油車一樣便利？雖然在動力、噪音、使用成本等方面電動車已經甩開燃油車一個身位，隨著續航超過1000km的車型陸續亮相續航焦慮也得到了很大程度的緩解，但充電慢、充電難依舊是電動車無法顛覆燃油車的“阿喀琉斯之踵”。為了解決這一問題，高電壓平臺技術和與之配套的超級充電樁是目前最被看好的解決方案之一。那麼，電壓平臺升高的量變如何使電動車實現便利性媲美燃油車的質變，距離這一技術的廣泛應用又還有多長的路要走呢？

堪稱電動車領域的“新基建”

    受限於矽基IGBT功率元器件的耐壓能力，之前電動車高壓系統普遍採用的是400V電壓平臺。基於該電壓平臺的充電樁中，充電功率最大的是特斯拉第三代超級充電樁，達到了250kW，工作電流的峰值接近600A。如果想要進一步提高充電功率、縮短充電時間，就需要將電壓平臺從400V提升到800V、1000V甚至更高的水平，來實現高壓系統的擴容。

    800V電壓平臺搭配350kW超級充電樁所能實現的充電速度，不僅比目前常見的120kW直流快充樁要快上很多，更逐步接近傳統燃油車在加油站加油的使用體驗了，尤其對於沒有家用充電樁安裝條件、充電依賴公共充電設施的使用者來說是一大利好。而根據業內人士分析，在我國超級充電樁國標落地後，充電樁的最大充電功率有望達到600kW以上，“充電五分鐘、續航200公里”也將從一句玩笑變成現實。到那時，你還會擔心電動車的充電問題嗎？

    與此同時，在用電功率相同的前提下，電壓等級的提高還將減小高壓線束上傳輸的電流，這將縮減高壓線束的截面積，達到降低線束重量、節省安裝空間的效果。

結果很簡單但過程很複雜

    雖然從實現的功能上來說，高電壓平臺技術看起來並不複雜，只是升高了整車的電壓。但對於技術的開發和應用，卻是“牽一髮而動全身”的大工程。

    目前主流的動力電池包，已經能夠支援2C充電倍率（充電倍率是充電快慢的一種量度，充電倍率=充電電流/電池額定容量），透過電解液新增劑、各向同性石墨、石墨烯等材料的使用，可以一定程度上提升電池材料的電導率，改善高電壓下三元材料的穩定性。但這些方案並不能從根本上避免副反應的發生，如果想要實現4C甚至6C充電倍率的超快充，還需要在電池材料、高控制精度的BMS（電池管理系統）等方面實現突破。

    在電驅動系統方面，電壓的提高會對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離提出更高的要求，將對電氣部件的設計和成本帶來影響，但在工業電機等領域還是有比較豐富的高壓應用經驗可以借鑑，主要的難點在電機控制器的核心元件——功率半導體器件。目前滿足車規級標準的功率半導體器件中，最主流的矽基IGBT耐壓等級在600-750V，能在800V平臺上使用的高壓IGBT產品並不多，還存在著損耗高、效率低的缺點。

    只是由於目前在產能和成本方面仍無法與IGBT相媲美，碳化矽器件的普及還需要時間，業內對2025年碳化矽MOSFET的滲透率預期普遍在20%左右，未來幾年內IGBT仍將是電驅動系統最主流的功率半導體器件。

    在空調壓縮機、PTC、DCDC、車載充電機等部件方面，面向高電壓平臺的開發也在進行中。根據業界人士的分析，相關的量產工作均有望於今年年內完成，一旦產業鏈趨於成熟，可以快速拉低整個製造成本。

    星星充電、普天新能源、特來電等充電服務商，均具備了400kW以上充電樁的技術儲備。但目前我國採用的電動汽車充電標準還是2015年頒佈的，最大電壓和電流分別為950V、250A，最大充電功率被限制在240kW。充電樁新國標的落地，也將進一步推動相關產品的應用。

    總的來說，電動車高電壓平臺技術所需的配套方案已經基本具備，何時進行高電壓平臺的量產開發工作、以何種方式應用這一技術的問題，已經擺在了各個車企面前。

車企在高電壓平臺方面的佈局

    在高電壓平臺方面，第一個吃螃蟹的是2019年上市的保時捷Taycan。出於對充電速度和持續效能的追求，Taycan率先量產了800V電壓平臺，但作為“先行者”，保時捷也承擔了相應的開發風險和挑戰，受限於各零部件開發進度的不同，最初的Taycan並沒有拿出一個完全由800V用電器組成的電壓平臺，並在電池的快充速度上進行了一定的妥協和讓步。

    不惜在車上增加如此複雜的電壓轉換裝置，保時捷Taycan最主要的目的就是要縮短使用者在充電上付出的時間成本。而在其他高壓部件以及電池快充能力取得進步之後，保時捷Taycan及其後續車型還有望在350kW充電功率的基礎上，進一步發掘出800V電壓平臺的潛力。

    如果對於你來說，保時捷Taycan有些高不可攀，別急，高電壓平臺技術也在覆蓋更多平民車型。現代汽車就在其E-GMP平臺上使用了800V電壓平臺，基於此平臺開發的IONIQ（艾尼氪）5已經完成亮相。

    賓士的EVA平臺、通用的第三代純電動平臺、捷豹路虎的電氣化平臺，也都紛紛選擇了800V作為車輛的執行電壓。此外，雖然MEB平臺的車型才上市不久，但大眾也迫不及待地提出了Trinity專案，預計將於2026年應用800V超充技術。

    國內方面，比亞迪是較早佈局相關技術的廠商。藉助高壓IGBT方案，比亞迪將e平臺旗下車型的電壓提升至了600V以上，唐新能源更是達到了700V。

    此前專注於增程式方案的理想汽車，也計劃在高壓純電動平臺上推出多款純電動車型，透過對400kW充電樁的支援，實現10分鐘提升300-500km續航的補能速度。可以說，國內廠商在高電壓平臺方向上的開發工作也並不落後。

前景很美好但距離很遙遠

    雖然高電壓平臺+超級充電樁技術的發展，為電動車描繪出了一個美好的未來，但在落地推廣的層面，還是陷入了“先有雞還是先有蛋”的爭執中。

    對於整車廠來說，在沒有基礎設施配套的前提下，推出一款高電壓平臺的產品仍將使使用者面臨充電困難的問題。對此，北汽藍谷、嵐圖汽車的相關人士均表示，雖然一直在關注高電壓平臺和超級充電樁技術的發展，但尚未有推出相關車型的打算。

    無論是“車等樁”還是“樁等車”，整車廠和充電服務商的顧慮都是可以理解的，還需要國家在充電基礎設施建設和電動車開發方向上，加以引導和推動。

編輯點評：

    雖然電壓平臺的升高，意味著電動車諸多零部件的重新開發設計，以及高壓充電網路從無到有的佈局建設，讓我們距離產品的普及還有很長一段距離要走。但就像快充技術改變了大家使用智慧手機的習慣，電動車高電壓平臺技術的落地也會對電動車產品的技術走向和使用體驗產生巨大的影響。當基於電壓平臺升高的量變，使電動車的便利性達到了媲美燃油車的質變，那麼取代燃油車的那一天還會遠嗎？（文/圖 汽車之家 孫一超）