[汽車之家電動(dòng)車技術(shù)]電動(dòng)車會(huì)取代燃油車嗎？電動(dòng)車什么時(shí)候能像燃油車一樣便利？雖然在動(dòng)力、噪音、使用成本等方面電動(dòng)車已經(jīng)甩開燃油車一個(gè)身位，隨著續(xù)航超過1000km的車型陸續(xù)亮相續(xù)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(dòng)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(tái)技術(shù)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。那么，電壓平臺(tái)升高的量變?nèi)绾问闺妱?dòng)車實(shí)現(xiàn)便利性媲美燃油車的質(zhì)變，距離這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用又還有多長的路要走呢？
堪稱電動(dòng)車領(lǐng)域的“新基建”
受限于硅基IGBT功率元器件的耐壓能力，之前電動(dòng)車高壓系統(tǒng)普遍采用的是400V電壓平臺(tái)。基于該電壓平臺(tái)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(dá)到了250kW，工作電流的峰值接近600A。如果想要進(jìn)一步提高充電功率、縮短充電時(shí)間，就需要將電壓平臺(tái)從400V提升到800V、1000V甚至更高的水平，來實(shí)現(xiàn)高壓系統(tǒng)的擴(kuò)容。
800V電壓平臺(tái)搭配350kW超級充電樁所能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)燃油車在加油站加油的使用體驗(yàn)了，尤其對于沒有家用充電樁安裝條件、充電依賴公共充電設(shè)施的用戶來說是一大利好。而根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，在我國超級充電樁國標(biāo)落地后，充電樁的最大充電功率有望達(dá)到600kW以上，“充電五分鐘、續(xù)航200公里”也將從一句玩笑變成現(xiàn)實(shí)。到那時(shí)，你還會(huì)擔(dān)心電動(dòng)車的充電問題嗎？
與此同時(shí)，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?shù)碾娏鳎@將縮減高壓線束的截面積，達(dá)到降低線束重量、節(jié)省安裝空間的效果。
結(jié)果很簡單但過程很復(fù)雜
雖然從實(shí)現(xiàn)的功能上來說，高電壓平臺(tái)技術(shù)看起來并不復(fù)雜，只是升高了整車的電壓。但對于技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，卻是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的大工程。
目前主流的動(dòng)力電池包，已經(jīng)能夠支持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），通過電解液添加劑、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(dǎo)率，改善高電壓下三元材料的穩(wěn)定性。但這些方案并不能從根本上避免副反應(yīng)的發(fā)生，如果想要實(shí)現(xiàn)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(tǒng)）等方面實(shí)現(xiàn)突破。
在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，電壓的提高會(huì)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(shè)計(jì)和成本帶來影響，但在工業(yè)電機(jī)等領(lǐng)域還是有比較豐富的高壓應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，主要的難點(diǎn)在電機(jī)控制器的核心元件——功率半導(dǎo)體器件。目前滿足車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體器件中，最主流的硅基IGBT耐壓等級在600-750V，能在800V平臺(tái)上使用的高壓IGBT產(chǎn)品并不多，還存在著損耗高、效率低的缺點(diǎn)。
只是由于目前在產(chǎn)能和成本方面仍無法與IGBT相媲美，碳化硅器件的普及還需要時(shí)間，業(yè)內(nèi)對2025年碳化硅MOSFET的滲透率預(yù)期普遍在20%左右，未來幾年內(nèi)IGBT仍將是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最主流的功率半導(dǎo)體器件。
在空調(diào)壓縮機(jī)、PTC、DCDC、車載充電機(jī)等部件方面，面向高電壓平臺(tái)的開發(fā)也在進(jìn)行中。根據(jù)業(yè)界人士的分析，相關(guān)的量產(chǎn)工作均有望于今年年內(nèi)完成，一旦產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟，可以快速拉低整個(gè)制造成本。
星星充電、普天新能源、特來電等充電服務(wù)商，均具備了400kW以上充電樁的技術(shù)儲(chǔ)備。但目前我國采用的電動(dòng)汽車充電標(biāo)準(zhǔn)還是2015年頒布的，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(biāo)的落地，也將進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用。
總的來說，電動(dòng)車高電壓平臺(tái)技術(shù)所需的配套方案已經(jīng)基本具備，何時(shí)進(jìn)行高電壓平臺(tái)的量產(chǎn)開發(fā)工作、以何種方式應(yīng)用這一技術(shù)的問題，已經(jīng)擺在了各個(gè)車企面前。
