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    电动汽车技术现状:800V充电平台的理想与现实

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    米汤说汽车2023-04-02

    大功率快充系统是电动车未来的充电趋势,为了因应这个需求,800V的高压充电平台已成为当下全球车厂的重要技术议题。“全系统高压””将是未来主流,也就是电池、电机、电控、以及周边的电压转换器、配电盒等等装置都设定为800V系统,虽成本较高,但系统能效也高,技术一步到位,投资回报率与开发时程等综合因素来看可达到最佳化。不过,待克服的问题也不少,两、三年内难以有大幅普及化的进展。

    ​当电动车电池的续航力(储存电量)逐渐提升至燃油车水准时,电动车时代已看似不太遥远了。不过,此时充电速度成了下一个电动车主关注的技术痛点。 充电速度主要由充电桩的充电功率来决定(当然与电压、电流两个因素,也会交互对充电曲线产生影响),同时充电车辆的三电系统也需要能做出相应的匹配。而充电功率等于电压乘以电流(P = V x I ),所以增大功率的做法不是加大电压,就是提升电流量。而电流量如需提升,则需更大的电线截面积,也因而会因较粗的电线而影响在车辆有限空间内的线束布建,同时更有散热性与能量损耗增加的问题。所以,结论就是必须朝 “加大电压” 来努力了。数年前Porsche推出了相容于800V 充电系统的电动车,开启了高电压充电平台技术的新纪元。但数年过后,这项划时代的技术仍未能开始普及。从理想到现实,这段距离看来仍然有些遥远。

    ​首先,要能从400V提升至800V 进行高功率充电时,车载端的三电系统、OBC (车载充电器)、PDU ( 高压配电盒)、DC/DC(直流电压转换器)、压缩机、以至于电池材料等等,都需要能耐得住高电压。目前第三代半导体采用的材料碳化硅(SiC),是可耐高电压,以成为未来电动车平台的新宠。但因目前碳化硅的制作成本较高且供货尚不稳定的缘故,让Tesla 的Elon Musk宣称将研发新技术另辟蹊径,以降低75%的碳化硅用量。这个想法是否能顺利实现,有待时间的考验,否则800V车载端的普及化目标在未来3年内仍难以达成。

    其次,在充电桩端,目前绝大多数的充电桩都只是满足400V的需求,所以800V充电系统的电动车必须要再加装一个DC/DC的升压转换器,以将来自于400V充电桩的电流升压至800V。换句话说,在充电生态圈没有极速加大投资在800V充电桩时,高成本的800V电动车也将难以发挥其应有的快速充电优势。

    ​​即使有SiC供货、成本、与技术门槛等等问题横亘在前,800V平台车型仍是充放电速度提升的主要推进趋势。目前,除德系车款之外,韩系品牌与部分自主品牌都已在这两年陆续量产相关车系上市。通常在车辆电池剩余电量较低的状态下,如果有可匹配的充电桩,则号称约可在5分钟内充电达150km左右的续航力。就算实际情况要打个8折,那么充电5分钟就可续航120km的表现,则也将大大提升了电动车充电的时效性。预估800V平台的电动车在2025年之后有望逐渐成为主流,尤其在搭配电容量较大、更为安全、但充放电速度较慢的固态电池上,有望补强其缺陷,在2028年左右成为电动车能源系统的最佳组合。

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