充電5分鐘，續(xù)航200公里不再是夢(mèng)。

困擾電動(dòng)車主的補(bǔ)能問題將要被解決了！ 對(duì)于需要長(zhǎng)途出行的電動(dòng)汽車車主來說，補(bǔ)能問題一直是一個(gè)痛，和燃油車的快速補(bǔ)能不同，電動(dòng)汽車的補(bǔ)能動(dòng)輒需要一個(gè)小時(shí)左右。 而今年以來，各個(gè)新能源車企都開始推出超級(jí)快充來解決這個(gè)問題。就在上個(gè)月，小鵬汽車推出了旗艦車型小鵬G9，官方表示配上專用的快充樁，車輛只需要5分鐘就能補(bǔ)充200公里續(xù)航。

以小鵬G9 570公里的續(xù)航來看，15分鐘就可以充滿電。 這個(gè)充電速度有多夸張呢，這里舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，iQOO 10 Pro可以在10分鐘內(nèi)充滿，是目前充電最快的手機(jī)，而在安兔兔給出的手機(jī)沖電速度榜單中，前五名手機(jī)可以在15分鐘左右充滿。也就是說，小鵬G9的充電速度及時(shí)在手機(jī)榜單中也可以排到前五名。

而小鵬G9的電池容量為98kWh，大部分手機(jī)的電池容量不足5000mAh，其充電速度可見一斑。 與小鵬同處廣州的廣汽埃安也表示其AION V Plus可以在5分鐘內(nèi)補(bǔ)充112公里續(xù)航，未來將會(huì)在5分鐘內(nèi)補(bǔ)充207公里續(xù)航。 事實(shí)上，除了小鵬、埃安，還有多個(gè)車企都在致力于超級(jí)充電。比亞迪曾表示，其e平臺(tái)3.0可以實(shí)現(xiàn)5分鐘補(bǔ)充150公里續(xù)航；極狐汽車也表示其最新推出的阿爾法S也可以在10分鐘補(bǔ)充200公里續(xù)航。 此外，特斯拉、蔚來、嵐圖等車企都在布局超級(jí)快充。

▲車企布局超級(jí)快充情況表

從各家車企官方的數(shù)據(jù)來看，新一代車型基本上可以在20分鐘左右充電至80%以上，而小鵬G9幾乎在15分鐘左右就可以充滿電。 這一數(shù)據(jù)雖然仍比油車要慢一些，但與目前的充電速度相比已經(jīng)做了很大的提升，可以大大緩解用戶的續(xù)航焦慮，也能夠讓電動(dòng)汽車在更多場(chǎng)景下使用。 此前很多專家學(xué)者都認(rèn)為，補(bǔ)能困難是影響一部分消費(fèi)者選擇電動(dòng)汽車的關(guān)鍵，而隨著這一問題逐步被解決，之后或許將會(huì)有更多的消費(fèi)者選擇電動(dòng)汽車。 那么超級(jí)快充到底是怎么一回事兒？背后的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在哪里？又有哪些車企和電池企業(yè)在推進(jìn)超級(jí)快充技術(shù)呢？

01. 小鵬埃安打響超充之戰(zhàn) 多數(shù)車企已經(jīng)參戰(zhàn)

上個(gè)月小鵬汽車推出了最新的旗艦車型G9，補(bǔ)能速度快成為了該車重要的賣點(diǎn)之一。根據(jù)官方的數(shù)據(jù)顯示，小鵬G9可以在5分鐘內(nèi)補(bǔ)充200公里續(xù)航。 以570公里續(xù)航版本車型為例，小鵬G9在15分鐘內(nèi)就可以充滿電，而此前小鵬P7在快充模式下則需要30分鐘才可以充電至80%，對(duì)比來看，G9的充電速度提升了一倍以上。 而憑借這一性能，小鵬G9也喊出了全球充電最快量產(chǎn)車的口號(hào)。

不過，并非只有小鵬汽車開始在充電速度上發(fā)力了，海內(nèi)外多個(gè)車企都在積極地推進(jìn)電動(dòng)車充電速度的提升。 特斯拉無疑是最早布局的車企之一，目前其峰值充電功率可以接近250kW。 在特斯拉之外，保時(shí)捷也是在超級(jí)充電方面發(fā)力比較早的車企，保時(shí)捷首款純電動(dòng)車型Taycan上第一個(gè)采用了800V架構(gòu)，充電功率可以達(dá)到250kW，當(dāng)時(shí)其充電功率甚至壓過了特斯拉。據(jù)官方介紹，它的充電功率還可以提升至320kW。

國(guó)內(nèi)車企關(guān)于超級(jí)充電的競(jìng)爭(zhēng)則更加激烈。 廣汽埃安最新推出AION V Plus車型可以在5分鐘內(nèi)補(bǔ)能至112公里，后續(xù)將會(huì)進(jìn)一步提升到207公里，從數(shù)據(jù)上來看已經(jīng)隱隱可以和小鵬G9掰手腕了。極狐也曾表示其阿爾法S可以在10分鐘補(bǔ)能200公里。 此外，部分車企雖然還沒有拿出具體的產(chǎn)品，但也都曾展示了自己在充電方面的目標(biāo)。 比亞迪e平臺(tái)3.0上推出的一款概念車型ecean-X可以實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航150公里。這說明，比亞迪e平臺(tái)3.0上生產(chǎn)的后續(xù)車型可能也將會(huì)具備非常強(qiáng)的快充能力。 極氪汽車采用了800V架構(gòu)，支持理論360kW超級(jí)充電；嵐圖汽車表示在800V架構(gòu)和360kW超充樁的加持下，可實(shí)現(xiàn)充電10分鐘續(xù)航400公里。

此外，長(zhǎng)城汽車、極星、理想等車企也都在布局超級(jí)快充。 雖然目前各家車企的進(jìn)展并不相同，但無一例外地都將超級(jí)充電作為了下一階段的重點(diǎn)方面，并且還已經(jīng)找到了可行的技術(shù)方案。 那么，超級(jí)充電究竟是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？ ? 02. 800V架構(gòu)是備選 碳化硅元器件是核心

提升車輛的充電速度其實(shí)是一件系統(tǒng)性的工程，對(duì)車輛的電池、電機(jī)、電控等各個(gè)方面都有一定的要求，甚至對(duì)于充電樁等也有特殊的要求。 下面我們來逐個(gè)分析。 首先來看，想要提升車輛的充電速度無非就是提升充電功率，而這主要有兩個(gè)辦法：一是提升充電電壓，而是加大充電電流。 目前大多數(shù)電動(dòng)汽車的牽引逆變器都使用了600V的IGBT模塊，電池組的電壓則限制在400V左右。在這一基礎(chǔ)上，如果加大電流就會(huì)使車輛的電纜直徑增加，導(dǎo)致電纜笨重，同時(shí)電流的提升導(dǎo)致系統(tǒng)功率的損耗也會(huì)增加，甚至發(fā)熱也會(huì)更加嚴(yán)重。 而如果加入電壓，可以使得同一根電纜的充電功率提升一倍以上，因此增加電壓成為了目前超級(jí)快充最為便捷的方法，800V架構(gòu)也因此應(yīng)運(yùn)而生。 車輛升級(jí)到800V架構(gòu)的關(guān)鍵則在于高壓元器件的改變，具體來說就是在主驅(qū)逆變器、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC)和非車載充電樁等方面用上碳化硅元器件。

▲400V架構(gòu)和800V架構(gòu)對(duì)比（圖源網(wǎng)絡(luò)）

現(xiàn)階段大部分車型上在主驅(qū)逆變器、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC)等元器件上采用的都是基于硅基IGBT功率模塊。 在目前的400V架構(gòu)下，硅基IGBT功率模塊的最大承壓為650V，如果車輛的電氣架構(gòu)提升到800V，考慮到開關(guān)電壓過載的情況，需要功率半導(dǎo)體最大能夠承受到1200V的電壓，但在高電壓下，硅基IGBT功率模塊的損耗急劇上升，會(huì)導(dǎo)致車輛成本提升但能效下降的尷尬問題。 而碳化硅SiC由于自身高耐壓性、低損耗、高功率密度、高熱導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)，非常符合800V架構(gòu)的需求。因此，在800V架構(gòu)中，需要采用碳化硅SiC元器件來進(jìn)行替代。

▲碳化硅晶圓

碳化硅SiC元器件除了可以在車輛中應(yīng)用，在車載充電器、充電樁等方面都適用，可以實(shí)現(xiàn)高功率且優(yōu)化成本的優(yōu)點(diǎn)。 但這方面的技術(shù)一直掌握在海外企業(yè)的手中，IGBT方面，第七代IGBT之后的技術(shù)主要被英飛凌 、ABB、三菱、富士電機(jī)等企業(yè)掌握，而英飛凌更是其中的佼佼者，幾乎壟斷了電動(dòng)汽車領(lǐng)域的中高端IGBT市場(chǎng)。

而國(guó)內(nèi)在這方面的發(fā)展距離國(guó)際領(lǐng)先水平還有很大差距。IGBT產(chǎn)品早在上世紀(jì)就出現(xiàn)了，第一代工藝復(fù)雜且成本高，很快就被第二代產(chǎn)品所替代了，但這一代產(chǎn)品如果需要更高的電壓阻斷能力時(shí)，其損耗與溫度也將會(huì)明顯提升。到了第三代產(chǎn)品則優(yōu)化了這些缺點(diǎn)，目前在高壓領(lǐng)域依然占據(jù)主導(dǎo)地位。 現(xiàn)階段，最廣泛使用的IGBT芯片是第四代產(chǎn)品，進(jìn)一步降低了開關(guān)損耗，同時(shí)開關(guān)軟度更高，提升工作結(jié)溫，第六代產(chǎn)品時(shí)第四代產(chǎn)品的優(yōu)化，進(jìn)一步降低了損耗；第五代產(chǎn)品則采用了銅替代了鋁金屬，可以允許更高的工作結(jié)溫和電流，同時(shí)厚度也有減小。

2018年，IGBT芯片進(jìn)入到了第七代，工作結(jié)溫更高，使用也更加廣泛。 國(guó)內(nèi)的IGBT生產(chǎn)技術(shù)目前才達(dá)到了第四代和第五代，和國(guó)際頂尖技術(shù)仍然存在一定的差距。 而技術(shù)要求度更高的碳化硅SiC元器件也是優(yōu)先從美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家開始普及，國(guó)內(nèi)的碳化硅SiC產(chǎn)品無論在技術(shù)成熟度上還是市場(chǎng)規(guī)模上，都還比較少。 國(guó)內(nèi)車用SiC功率器件供應(yīng)商主要有三安光電、斯達(dá)半導(dǎo)、聞泰科技、基本半導(dǎo)體等企業(yè)，但整體上占比還非常少。 雖然目前國(guó)內(nèi)車企都在積極布局800V架構(gòu)超級(jí)快充體系，但在核心原材料方面還主要依賴國(guó)外采購(gòu)，這方面產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)產(chǎn)化替代也非常必要。

在采用了800V架構(gòu)后，車輛的電機(jī)也需要相應(yīng)地做一些改變。 在電機(jī)的工作過程中，由于電磁感應(yīng)原理，電機(jī)軸兩端會(huì)形成感應(yīng)電壓，即軸電壓。隨著工作電壓的增高，軸電壓也可以能會(huì)增高，可能會(huì)擊穿油膜形成回路出現(xiàn)軸電流，最終導(dǎo)致軸承腐蝕。 因此在采用800V架構(gòu)后，電機(jī)的軸承防腐需要進(jìn)一步提升。此外，電機(jī)內(nèi)部的絕緣和EMC防護(hù)等級(jí)也要相應(yīng)提升。

? 03. 動(dòng)力電池也需優(yōu)化 4C倍率才能搞超快充

上面聊到了為實(shí)現(xiàn)充電速度的提升，我們需要對(duì)電機(jī)和電控進(jìn)行一定的調(diào)整，而為了實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充，對(duì)于充電過程中最重要的載體——電池，也需要進(jìn)行一定的調(diào)整。 電池的快充主要看電池的充放電倍率，影響充電倍率主要有三個(gè)原因：電極材料、充電樁充電功率和動(dòng)力電池溫度。對(duì)于電池企業(yè)來說，充電樁充電功率是客觀因素，電極材料和溫度控制則是電池廠可以做出改變的地方。 目前車企的超充充電功率都可以達(dá)到350kW，以旗艦車型都采用的100kWh電池為例，大概需要17分鐘可以充滿，這就需要?jiǎng)恿﹄姵鼐邆?C充電能力（指電池在15分鐘內(nèi)充滿，3C充電指20分鐘內(nèi)充滿，2C與1C依次類推，分別在30分鐘和1個(gè)小時(shí)內(nèi)充滿）。 那么，目前市面上具備快速充電的車型搭載的電池都具備怎樣的充電能力呢？

以市面上量產(chǎn)的充電速度最快的車型小鵬G9，其98kWh的動(dòng)力電池來自中創(chuàng)新航，按照小鵬G9最大480kW的充電功率，只需要12分鐘就能充滿電，這意味著中創(chuàng)新航提供的動(dòng)力電池也具備4C以上的充電能力。 特斯拉Model 3標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版本的電池容量為60kWh，如果以250kW的峰值充電功率來算，電池也可以在15分鐘內(nèi)充滿，也達(dá)到了4C的充電能力。 由此來看，具備4C充電能力的電池已經(jīng)成為必須了。

而最近兩年來，已經(jīng)有多家動(dòng)力電池企業(yè)宣布了將會(huì)推出具備4C充電能力的動(dòng)力電池，其大多也是從電極材料和溫度控制兩個(gè)角度來出發(fā)的。 電極材料方面做出改變的主要是蜂巢能源、欣旺達(dá)、孚能科技等。 蜂巢能源發(fā)布的蜂速快充電池對(duì)正極材料、負(fù)極材料，甚至電解液方面都做出了改變。在正極材料方面采用了柔性包覆技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)分析及仿真計(jì)算，篩選適配高鎳材料體積變化大的柔性包覆材料，抑制循環(huán)顆粒粉化，產(chǎn)氣降低20％以上。

負(fù)極材料采用了液相包覆技術(shù)等，在石墨表面包覆無定形碳，降低阻抗，提升鋰離子的通道，使其阻抗降低20%。 而電解液則添加了含硫添加劑/鋰鹽添加劑等低阻抗添加劑體系，降低正負(fù)極界面成膜阻抗。 通過這些材料的調(diào)整，提升了電池的充電速度。官方數(shù)據(jù)顯示，該電池充電10分鐘后，可以行駛400公里。 欣旺達(dá)則采用了高電壓低鈷Ni60正極體系，并采用復(fù)合包覆和R元素?fù)诫s技術(shù)方案，改善了正極材料的產(chǎn)品性能，使得電池具備了高能量密度和快充性能。其生產(chǎn)的動(dòng)力電池也具備充電10分鐘續(xù)航400公里的表現(xiàn)。 孚能科技采用了全極耳、多極耳大軟包動(dòng)力電芯，使得充放電倍率覆蓋了2.4C到5C。

寧德時(shí)代主要對(duì)動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)和散熱系統(tǒng)做了大幅度的調(diào)整，其麒麟電池將電池包中的橫縱梁、水冷板和隔熱墊集成成了多功能的彈性?shī)A層，將支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能四合一。 同時(shí)，寧德時(shí)代還對(duì)冷卻系統(tǒng)做了全新的排布設(shè)計(jì)，水冷系統(tǒng)位于電芯與電芯之間，緊貼電芯大面，從而使換熱面積擴(kuò)大4倍，電芯控溫時(shí)間縮短至原來的一半。

欣旺達(dá)也導(dǎo)入了全新的3D液冷技術(shù)，全系產(chǎn)品無熱擴(kuò)散；孚能科技則采用了臥式電芯布置方案，另外通過液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合使用，可以使電池系統(tǒng)的散熱效率提升4倍。 此外，在低溫性能方面，這些電池也都做了一定的提升。正是這些方面的改變，讓上述動(dòng)力電池都具備了超級(jí)快充的能力。 ?

04. 超充樁必不可少 多家車企積極布局

正如上部分所述，充電樁充電功率也會(huì)影響到車輛最終的充電效果，所以建設(shè)超級(jí)充電樁也必不可少。 想要提升充電樁的功率就必須使用更多的充電模塊，以350kW的充電樁來說，需要24個(gè)15kW充電模塊并聯(lián)或者12個(gè)30kW充電模塊并聯(lián)。 增加充電模塊意味著模塊間的均流和控制就會(huì)變得復(fù)雜，充電樁的集成度也會(huì)更加復(fù)雜，相應(yīng)的成本也會(huì)提升。 以充電樁內(nèi)部都采用30kW的充電模塊來算，公開數(shù)據(jù)顯示，30kW充模塊的單個(gè)成本為2000元，12個(gè)就需要2.4萬元，而250kW充電樁只需要9個(gè)，成本為1.8萬，150kW充電樁只要5個(gè)，成本為1萬元，而目前最多的直流充電樁的充電功率在50kW以下，其充電模塊成本不足4000元。

僅充電模塊上就能有2萬塊錢的差價(jià)。 而為了實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充，充電樁內(nèi)部的一些電子元器件也需要采用碳化硅SiC技術(shù)，而同等尺寸下碳化硅的價(jià)格則是IGBT的3～4倍，這方面的成本提升也不可忽視。 其次，超級(jí)充電樁對(duì)于電網(wǎng)的沖擊也不可忽視。以350kW的充電樁為例，假設(shè)一個(gè)充電站有6個(gè)充電樁，那么全部運(yùn)行時(shí)所需要的電壓就為2100kW，而現(xiàn)在多數(shù)直流樁功率僅有50kW左右，也以6個(gè)樁計(jì)算，所需要的電壓為300kW，兩者相比相差非常大，這將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)造成一定的壓力。

不過，這點(diǎn)可以通過建設(shè)儲(chǔ)能站來緩解，部分車企如小鵬等在其快充站內(nèi)都建設(shè)的有儲(chǔ)能站。 但盡管存在一定的難度，目前也仍有部分車企開始積極布局超充樁了。 特斯拉是最早布局超級(jí)充電的車企，目前已經(jīng)推出了三代超級(jí)充電樁，第一代充電樁的功率為90kW，到第二代充電樁時(shí)，充電速度已經(jīng)提升到了120kW，目前正在全面推廣的第三代充電樁峰值功率達(dá)到250kW。

據(jù)外媒報(bào)道，特斯拉正在布局第四代超級(jí)充電樁，峰值功率有望達(dá)到350kW。 小鵬汽車也在最近發(fā)布了S4超充樁。官方介紹，單樁最大功率可達(dá)480kW，最大電流達(dá)到670A，峰值充電功率400kW，遠(yuǎn)超過特斯拉V3和保時(shí)捷Turbo充電樁。 在發(fā)布會(huì)上，小鵬汽車直接放出了充電的視頻來證明其充電速度。僅在5分鐘內(nèi)，小鵬G9就增加了210公里的續(xù)航。 小鵬汽車方面已經(jīng)從今年第三季度開始了S4超充站的建設(shè)，由于其產(chǎn)品和G9的契合度非常高，所以首批站點(diǎn)將會(huì)在小鵬G9訂單前十名的城市建設(shè)，預(yù)計(jì)今年內(nèi)將會(huì)完成10個(gè)城市，100個(gè)站點(diǎn)的建設(shè)。

此外，蔚來、理想、廣汽埃安、極狐等企業(yè)都在積極布局超級(jí)充電樁。 不過，目前第三方充電樁供應(yīng)商對(duì)于超級(jí)充電樁的布局并不算積極。萬城萬充副總經(jīng)理梁翔飛認(rèn)為，車企建設(shè)超級(jí)充電站是為了匹配超級(jí)快充車型，可以更好地提升車主的使用體驗(yàn)。但對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，在相關(guān)車型沒有大量普及的情況下，單獨(dú)投資建立超級(jí)充電站，投入和收入很難形成正比，因此建設(shè)意愿比較小。 但從當(dāng)下的趨勢(shì)來看，超級(jí)快充和換電都是電動(dòng)車補(bǔ)能體系中重要的一環(huán)，因此也將會(huì)是未來車企和運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)的發(fā)展方向。 這一方面也勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)政策統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步增大。 ?

05. 結(jié)語：超充正在成為標(biāo)配

隨著電動(dòng)汽車在國(guó)內(nèi)的快速普及，消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的接受程度正在不斷提升。但目前對(duì)于消費(fèi)者來說，續(xù)航焦慮已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為補(bǔ)能焦慮。 為了應(yīng)對(duì)這些問題，車企和電池企業(yè)正在多方布局，一部分車企選擇了換電的模式以節(jié)省補(bǔ)能時(shí)間，而另一部分車企則選擇了建立超級(jí)快充體系來縮短充電時(shí)間。 相比于換電的高成本投入和各個(gè)玩家的各自為戰(zhàn)，超充在成本和推廣上則顯得更加方便，因此目前多數(shù)車企都在這方面發(fā)力。 隨著入局車企的數(shù)量不斷增加，超級(jí)快充也有望在未來成為標(biāo)配。 ?

編輯：黃飛