作者 | 王淩方
編輯 | 邱锴俊
800V 的誕生，是因爲要快充。
2019 年，保時捷推出 Taycan 純電超跑，揭開了 800V 高電壓電氣架構時代的大幕。除了強勁的動力，Taycan 的充電速度也讓人歎爲觀止——充電 5 分鍾就可以補充 120km 的續航。
2022 年，小鵬推出了國内首款搭載 800V 高壓 SiC 平台的量産車型 G9 ——充電 5 分鍾，續航 200 公裏。
至此，高壓快充作爲實現快充的方式之一，受到越來越多主機廠的青睐。
但是，目前市場上的主流車型都是 400V 電壓平台産品。需要特别說明下，400V 平台和 800V 平台都是統稱。目前主流新能源整車高壓電氣系統電壓範圍一般爲 230V-450V，取中間值 400V，籠統稱之爲 400V 系統；整車高壓電氣系統電壓範圍達到 550-930V，取中間值 800V，可籠統稱之爲 800V 系統。
高壓快充這麽香，但是不是所有乘用車都需要 800V？是否還有向更高電壓平台發展的潛力？
答案，并沒有那麽想當然。
01
帶電量提升，推漲快充需求
電動汽車與燃油車相比，最大的短闆在于補能時間長。
在車型長續航的趨勢下，乘用車的帶電量越來越高，充電時間則在不斷被拉長。純電車型的帶電量從 2020 年的 48 度電，逐年提升至 2022 年的 50 度電；插混車型也由 2020 年的 18 度電，提升至 2022 年的 21 度電。
資料來源：動力電池聯盟
《2022 中國電動汽車用戶充電行爲白皮書》數據顯示，大部分用戶對充電時間較爲敏感。快充樁由于充電效率高，成爲 96% 用戶的首選。用戶使用直流快充樁平均單次充電時長 48.7 分鍾，周充電頻次高達 4.51 次。同時，用戶更偏好使用大功率充電設施，選擇 120kw 及以上功率充電設施的用戶占比到達 72%。
可以看到，随着車輛帶電量的逐年提升，快速充電已經成爲消費者的重要訴求。
正是基于消費者的需求，車企開始考慮提升車輛的快充能力。
400 公裏續航是重要分界線。《歐洲汽車那些事兒》統計的數據顯示，400 公裏續駛裏程是電動汽車對快充需求的分界線，大于 400 公裏，車企就會開始想辦法提升充電速率。
02
大電流和高電壓的抉擇
實現快充一般有兩條路徑，一個是提高電流，另一個是提升電壓。
采用提升電流方式的典型車企就是特斯拉，V3 超充樁能在 400V 電壓的條件下實現 250kW 的充電功率，Model 3 充電 15 分鍾就能行駛 250 公裏。
400V 車要想實現大功率充電需要加大電流，此方案的問題在于充電槍、線纜以及電池核心部件等會産生較高的熱損失。換句話說，很多功率都以熱的形式散發掉了。優勢是車端技術不變，單靠升級超充樁來增大充電的功率，但快充的速度也被平台的電壓限制死了，僅提升電流帶來的空間很快就會到盡頭。
均勝電子方面則用數據向《電動汽車觀察家》進行了解釋，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爲 200kW，車企普遍使用 400V 電壓系統、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 充電至 80%SOC 需要 30 分鍾，800V 高壓可以達到 300-500kW 的充電功率，僅需 6-10 分鍾就能迅速補能。
而且 800V 高壓平台可以支持更長時間的快充。根據華爲智能電動領域總裁王超分享的研究發現，當采用低壓大電流模式時，最大功率充電僅出現在 10%-20%SOC 時段，而在其他區間充電功率下降迅速。但在 800V 高壓模式下，最大功率快充可支持 30%-80%SOC 時段。因此相比于低壓大電流而言，800V 高壓模式可支持更長時間的快充。
換句話說，高電壓下充電時間更長，充電速度就會更快。
兩相對比，可以發現，大電流模式的缺點是快充上限低、損耗大。因此，更多的車企更傾向于采用高電壓的方式來解決快充問題。
目前，比亞迪、吉利、小鵬、岚圖、Lucid、奧迪、通用等車企都在采用高電壓的方式提升充電速度。
資料來源：OFweek 維科網
03
800V 好處多，但成本高
800V 平台帶來的好處不僅僅是充電快。
華爲數字能源技術有限公司智能電動領域副總裁彭鵬演講時就曾表示，800V-1000V 的高壓平台是大功率快充的必經之路。除了滿足快充以外，高壓平台還有很多額外價值。理論上說，随着充電功率的提升，汽車的動力性能也會提高。
此外，需要的線纜和部件會大大減少，車重也會減少，反過來也有助于提升續航裏程。随着 SIC 等功率器件的應用，高壓損耗也會降低，動力系統的效率會進一步提升，這也是高壓化平台帶來的其他價值。
800V 平台的效果，需要 SIC 來疊加 buff。
根據 Future eDrive- - Technologies 的測算，在 800V 平台下 100kWh 的電池有望減重達 25kg，減重的效果較爲明顯。這是由于在電壓翻倍、充電功率增幅不翻倍的情形下，串聯增加，高壓線束電流變小。高壓線束規格下降，同時用量減少，從而降本減重。SiC 逆變器使得電源頻率增加，電機轉速增加，相同功率下轉矩減小，體積減小。
800V 平台好處雖多，但是成本卻很高。
800V 平台相比 400V 平台，電壓電流更高、電弧更嚴重，對高壓直流繼電器耐壓等級、載流能力、滅弧、使用壽命等性能要求提高，産品需要在觸點材料、滅弧技術等多方面改進。
信達證券給出的數據顯示，800V 電壓平台單車價值量或将提升 40%。例如，800V 高壓架構需裝配耐壓等級高的薄膜電容器，高耐壓電容器單價更高，将提升薄膜電容器的單車價值量。爲滿足 800V 高電壓平台在體積、輕量、耐壓、耐高溫等方面帶來的更爲嚴苛的要求，OBC/DCDC 等功率器件集成化趨勢明顯。
電機方面，800V 逆變器導緻電壓變化頻率高，軸電流增大，軸承防腐蝕要求增加，同時，由于電壓 / 開關頻率增加，800V 電機内部的絕緣 /EMC 防護等級要求提升等等，這些都會提升成本。
但是疊加了 SiC 方案，可以做到綜合成本不提升。安信證券數據顯示，采用 SiC 方案，在電池容量相同的情況下，其續航裏程可提高 5-10%；同理，在續航裏程相同的情況下，電池容量可以減少 5-10%。同等電池情況下，明顯增加續航裏程，假設原車續駛裏程 600km，提升 7%，意味着提升有效裏程到 642km。
簡而言之，800V 平台疊加 SIC 帶來的減重效果，相當于多加電池提升了續駛裏程，但卻省下了電池的成本。綜合下來，采用 800V 和 SIC 方案後，可以實現整車成本沒有提升，但充電速度顯著提升的效果。
04
應用到 10 萬元以下車型仍不經濟
随着 800V 平台産業鏈的成熟，B 級以下的車也有望采用。在彭鵬看來，當前長續航混動車型電池容量基本達到 50 度電，A 級車也是 50-60 度電，華爲認爲未來長續航的混動車型及 A 級車型的純電車型，其實也會向高壓化發展。尤其是随着各家車企紛紛圍繞 B+ 級車型布局高壓化規劃，将來一定會向 A 級車型和混動車型進行延展，增加超快充特性。
但業内人士也普遍給出了 10 萬元以下車型，暫時不會采用高壓平台的判斷。因爲 800V 的經濟性是 SiC 的應用帶來的，但是 SiC 的成本無論如何都會比 Si-IGBT 高。
目前來看，搭載 800V 高電壓平台的車型售價都在 30 萬元以上。
用 Si-IGBT 作爲逆變器的開關器件，配套耐壓等級主要爲 650V 左右，當然也可以采用耐壓等級爲 1200V 的 IGBT 作爲 800V 電機控制器的功率開關，但 Si-IGBT 器件的導通損耗、開關損耗都有顯著的上升，如果在 800V 高壓系統領域走矽 Si-IGBT 技術路線的話，就會出現成本上升但效能下降的問題。
因此，如果不采用 SiC，車企使用 800V 高壓平台成本提升明顯，但效率提升小，應用動力就會不足。
用某功率器件生産商相關負責人李先生的話說，"有的車可能賣個兩三萬塊錢，用一個 SiC 模塊就得大幾千，用不起啊。"
李先生解釋說，SiC 之所以貴，是因爲長晶速度慢、耗電量大、良品率低等問題。
以 PVT 法碳化爲例，矽長晶速度大概爲 0.3-0.5mm/h，7 天才可生長 2cm，最高僅能生長 3-5cm，而矽基 72 小時即可生長至 2-3m 高度。
根據電子發燒友網調查，目前業内 4 英寸 SiC 襯底良率約 70%，6 英寸良率僅約 30%-50%，即使國際龍頭企業的襯底良率也僅 70% 左右，而傳統矽棒良率已達 95% 左右。
SiC 材料特性使其加工難度遠高于 Si，現有多線切割技術總材料損耗量高達 30%~50%。碳化矽襯底作爲莫氏硬度 9.2 的高硬度脆性材料硬度高、脆性大、化學性質穩定，加工過程中易開裂，加工後的襯底易翹曲。
所以，如果技術上沒有顯著突破，SiC 器件的成本要遠高于 Si-IGBT：
當前 SiC 功率器件是 Si-IGBT 的 3~5 倍左右。
再從必要性上來看，經濟型小車對超快充的需求也并不大。
經濟型小車本身電池就小。平均帶電量上看，A00 級 22kWh，A0 級别 44kWh 左右，主要滿足短距離代步需求。
新能源汽車國家大數據聯盟發布的《中國小型純電動乘用車出行大數據報告》顯示，A00 純電以中小城市日常代步使用爲主，不同車企的産品用戶次均行駛裏程分布在 5-10km，次均行駛裏程超過 30 公裏的占比不足 1%。次均行駛裏程平均值在 7.63km 左右，次均行駛時長的峰值在 15-30min，超過 1 小時的不足 0.2%。次均行駛時長平均值在 17.4min。
以宏光 MINI EV 爲例，通過拉線（220V）充電的方式解決了充電難的問題，使得目标客戶群迅速擴大。宏光 MINI EV 的電池組容量很小，使得在充電速度很低的情況下，充電時長卻并不長——小型純電動乘用車個人私用用戶次均充電時長爲 3.85 小時，而宏光 MINI EV 僅爲 3.3 小時。
這類車型充電靈活，對超快充的需求本就不高，因此沒有向高電壓平台發展的必要。
對于乘用車是否還會有更高電壓平台。均勝電子方面表示，長期來看，800V 有潛力升級到 1200V。在汽車行業，800V 被稱之爲高壓，但在電力行業，800V 還屬于中低壓，工業領域在 1200V 的耐壓問題和絕緣問題已得到解決。
換句話說，進一步提升電壓，或許隻是時間問題。
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