【taycan高压充电模式】800V高压充电交换，未来是谁？

作者/吴磊

春节期间，高速服务区充电排队问题再次让电动车续航不稳定登上舞台。一些车主表示，正常7个小时到家的行程排队等充电枪需要2.5个小时，实际充电又需要1.5个小时，最后花了近12个小时才到家。

纯电动汽车车主没有桩，高速交通堵塞期间无法打开空调等问题，但去年11期间频繁发生。春节期间有以前的经验，在部分服务地区增加了临时充电车，但面对庞大的电动车数量，仍然不能完全解决问题。

另外，车主们发现充电站所有桩启动的单桩电力明显下降。(威廉莎士比亚、充电站、充电站、充电站、充电站、充电站、充电站)一般可以达到180A以上的充电桩，这种情况下只有47A，充电和等待时间会更长。

媒体发布的3《虎年春节返乡报告》显示，在对私家车新能源车返乡的态度上，76.83%的人不优先考虑或根本不考虑。其中充电慢，排队是车主必须拒绝的主要原因，70%的人表示充电必须在30分钟内才能接受。

挑战电动车的能量补充

事实上，新能源汽车普及以来，能源补充问题一直是主要问题。除了电动车充电时间无法与加油相比的问题外，还将长期讨论以何种方式充电。

充电桩是这几年的主要补充方式，但由于充电功率、充电时间、电网负担等问题，以及国家政策对电力交换的鼓励，在充电竞争中黯然离场的交换最近再次受到重视。

与充电相比，更换电可以通过车载电分离的方式，在短短几分钟内给车辆充电，之后更换的电池可以单独充电。这种方式能效高，对电网的负担小，甚至在电池规模充足的情况下，可以根据电网峰谷动态、缓慢地充电，从而延长电池寿命。

但是换电也有困难。目前充电桩主要来自国家电网、特电等第三方公司，汽车企业自建的超充电站只有少数，想通过第三方公司加快交换部署。但是，在阻隔电池包规格必须相同的前提下，这在其他车企和车型之间很难普及，有木桶效应，所以要考虑电池包大小和性能最入门的车型。

今年1月，宁德市时代全资子公司时代电装推出了组合交换整体解决方案，将一个大型电池包分成多个小型电池组，解决多种车型、不同品牌的通用方案。但是这种方法还解决了电池组的空间利用率问题，电池组性能问题还没有解决。

平安证券在《2022年度汽车行业策略报告》中提到，电池已成为汽车企业车型差异化的核心模块。特斯拉和大众都根据车辆等级、应用场景调整了不同的电池类型，为了配合高档车型突出豪华车的技术特点，正在努力自主开发高性能电池。国内主机厂自主开发的电池也有几个创新点。例如：

强调安全、无钴、长续航等，同时也要满足高性能需求。

这种趋势下，高端车型的跨品牌换电也变得愈发困难。从车企的动作来看，对于近期规划的高端车型补能问题，主要还是想通过800V高压充电，以及自建超充站提升效率，而不是改用换电。

为何是高压充电？

如果充电能够做到加油一样迅速，大部分车主仍将倾向于选择充电。毕竟汽车的专属性和私有性明显，车主不想将自己的原装一手电池包，换成不知道在市面上流通多久的公用品。同时对于换电来说，第一次换回来的产品性能肯定也无法与自己的原装新品相比，即使是换电服务商会对流通电池包性能门槛有严格把控。

换电模式不仅是重资产模式，需要预存远超于电动车数量的电池包，才能保证流通，电池技术更新换代带来的迭代与服务现有车型之间，也可能存在一些矛盾。此外，近些年超充速度的提升，也使得消费者看到了接近加油速度的潜力。

超充速度的提升需要加大充电功率充电，而加大充电功率只有两种方式，要么提升电压，要么提升电流。目前，充电速度比较快的特斯拉、极氪走的都是400V架构的大电流路线，前者配合自身的250kW充电桩，峰值工作电流可达600A，后者峰值充电功率可达223kW，最大充电电流也是600A。

但华为的一项显示，大电流直流充电具有比较明显的缺点，采用800V高压模式的快充支持30%-80% SOC最大功率充电，而低压大电流模式仅能在10%-20%SOC进行最大功率充电，在其他区间充电功率下降的非常迅速。

华为数字能源产品线智能电动领域副总裁彭鹏也曾表示：「整车选择高压架构是实现超级快充的必经之路，800V左右的高压平台在当前可以支撑实现2C快充。对于一辆搭载100kWh电的电动汽车而言，在当前400V电压平台、250A电流下，需要30分钟才能充电30％-80％，而如果电压提升到800V左右，15分钟就可实现，达到4C的效率，基本上满足现阶段消费者的快充需求。」

招商证券指出，高压快充成为行业的多数选择，2019年保时捷Taycan首次推出了800V高压架构，搭载800V直流快充系统并支持350kW大功率快充。进入2021年后，高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐，先是现代、起亚等国际巨头发布800V平台，之后比亚迪、长城、广汽、小鹏等 国内主机厂也相继推出或计划推出800V平台，高压快充体验将成为电动车市场差异化体验的重要标准。

高压充电同样存在推广难题

但是，800V高压平台在解决充电效率的同时，还将对技术和电网提出新的挑战。

招商证券在《高压快充行业研究报告》中指出：800V平台电压电流更高、电弧更严重，对高压直流继电器耐压等级、载流能力、灭弧、使用寿命等性能要求提高，产品需要在触点材料、灭弧技术等多方面改进，高压直流继电器高性能带来高附加值，乘用车单车价值量约为800-1400元，预计800V电压平台单车价值量将提升40%。

与400V平台对比，800V高压平台需要在桩端重新对充电枪、线、直流接触器和熔丝等进行选型，在车端也需要对高压电池、BMS、电驱、OBC、DC/DC、PTC、空调、高压连接器等重新选型。

在电网方面，当前公共直流充电桩功率基本是30-60kW。即使是这情况下，多台车辆同时以这种功率充电，可能就会达到电网容量裕度上限，春节假期部分车主遇到的高速服务区功率降低也是这种原因。如果想要面对800V高压充电与未来更加庞大的电动车需求，电网增容问题必须要考虑。

「按照规划，到2025年全国新能源汽车保有量达到2000-2500万辆的时候。假设10％的车辆在同一时段进行快充，对电网的要求就会非常之高。」中国电动汽车充电基础设施促进联盟信息部主任仝宗旗曾表示。

仝宗旗进一步解释到，这种压力可能没有想象中的大：「大量车辆同时进行大功率快充，必然对电网造成非常大的压力。但未来占比最大的私家车会优先选择夜间在住宅和白天在工作场所等驻地站点充电，只有运营车辆和有应急需求的私家车才会选择大功率快充。」

「所以我们预测，未来80％的充电需求是慢充，仅20％是快充；在驻地站点则可通过有序充电进行统一管理，减少无序充电对电网的冲击；在快充也可以增加一定的储能，减少瞬间大功率充电对电网的影响。」

「围绕新能源汽车发展，打造配套生态很重要，要想实现快充平台的普及，电池匹配、快充网络等产业上下游的跟进都是必要的。」蜂巢能源董事长兼首席执行官杨红新也曾表示。

这些想法已经开始被相关企业提上日程。比如，小鹏新一代800V超充站将配备储能技术，以使得车辆超充与电网容量解耦，其单个充电站储存的电量，最多可以支持30辆车充电；未来将服务远程重卡的吉利旗下阳光铭岛换电站，还将在站内配备风力和太阳能发电系统，接入更加经济和清洁的能源。

此外，特来电还曾提出过要建立满足网联化、智能化、安全化、调度化的充电网，可以能源调度，实现排队充电、预约充电、低谷充电，通过双向充电放电，削峰填谷。在满足用户需求的前提下，提升电网的柔性，帮助电网调峰。

在具体场景上，还有企业提出过建设AVP与自动充电设施网联的智能停车场，通过云端监管充电和车位情况，调度车辆自动驶入充电车位充电，将充完电的车辆调至非充电车位。充电车辆排队严重的情况下，这种系统还可以智能调整充电时长，尽量让每辆车都有相对安全的电量，而不是要把车辆充满再挪走。

与这种系统相匹配的自动充电设施，实际更早就被相关企业提出。特斯拉曾在2015年展示过自动插入充电口的蛇形充电枪，爱驰、远景等企业还量产了可自动充电的机器人。

2020年，美国橡树岭国家实验室也曾展示一款无线充电板，在与车端接收设备有11英寸间隙的情况下，可以达到20kW的充电功率，实现92%的传输效率。

大陆集团与初创公司Volterio最近还共同发布了一个类似无线充电板的机器人，与之不同的是这个机器人是效率更高的有线充电，而且有11.8 英寸错位的移动能力。

据悉，这套设备的原型系统能够以22kW的交流电或50kW的直流电进行充电。两家公司的目标是在2022年中期之前达到准量产阶段，计划在2024年正式量产。

新一代标准正在推进

我国也在推进高压充电的相关标准，目前实施的推荐性国标已经开始跟不上新兴的技术需求。比如，在GB/T 20234.1‐2015 通用要求中定义直流充电桩额定电压不允许超过1000V，额定电流不超过400A；GB/T 20234.3‐2015 直流充电接口中说明以模式4及连接方式C的车辆接口，额定电流不超过250A。

2021年世界新能源汽车大会期间，国家电网发布了电动汽车超低传导充电技术白皮书，联合推出Chaoji新一代大功率充电技术，可支持900kW最大充电功率，10分钟充电续航可达400km。

据悉，新一代的 ChaoJi 充电技术路线发端于电动汽车大功率充电需求，但并不简单指大功率充电接口，而是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案。立项标准预计2021年底完成，并开启试点示范，预计2025年普遍安装。

ChaoJi源自中国大功率充电研究，并与德国、日本交流推进。这项充电标准兼容性强，解决了目前国际上充电系统存在的一系列缺陷和问题，不仅能够向前（老标准）向后（具有可扩展性）兼容，还支持慢充，可以一统中国、日本、欧洲老标准，不会造成浪费。

「就是做一个世界统一的方案，解决一台车出口到全球的问题。」南京南瑞集团技术研究中心副主任、能源行业电动汽车充电设施标准技术化委员会副秘书长、ChaoJi国际合作项目的中方技术协调人倪峰表示，「日本已经接受了这个方案，下一步要做的，是把中日共同形成的ChaoJi方案和欧洲标准进行协同，最终目标是希望欧洲也接受这个方案，做一个全球统一的方案。」

从目前的趋势来看，电动车的续航里程已经开始出现边际递减效应，600km+的续航能力基本可以应对绝大部分日常场景，再持续提升电池容量不仅将带来研发、成本和负载方面的负担高速增长，能够发挥其作用的场景还少之又少。与之相比，缩短补能时间反而成为了提升电动车使用体验的关键，尽管要想实现接近燃油车的补能速度，还有很长的一段路要走，但只将要到来的800V充电，至少可以看到了便利的希望。