不久前，有外媒報(bào)道，起亞將推出800V電池充電系統(tǒng)，而搭載這套系統(tǒng)的車型是今年1月起亞宣布的將在2021年上市且脫胎于起亞首個(gè)純電動(dòng)平臺(tái)的跨界式轎車。據(jù)起亞透露，該車型續(xù)航里程將達(dá)到300英里（約482公里）左右，在800V電池充電系統(tǒng)下，最快15分鐘便能完成充電。

圖1：起亞概念車想象圖

目前為止，800V電動(dòng)汽車電池架構(gòu)的典型代表是保時(shí)捷的Taycan，這也是唯一一款搭載800V系統(tǒng)的量產(chǎn)車型。但這款車的低配版在中國(guó)的起售價(jià)達(dá)88.8萬元，高配版本起售價(jià)則達(dá)到了179.8萬元，這樣的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出絕大多數(shù)消費(fèi)者的接受范圍。

高壓充電平臺(tái)，實(shí)質(zhì)就是大功率充電，對(duì)于保時(shí)捷Taycan這樣的高溢價(jià)車型，選擇800V充電系統(tǒng)這樣高成本配置帶來的高附加值，對(duì)于品牌來說稱得上相得益彰。

但對(duì)于大多數(shù)普通消費(fèi)者，高壓大功率充電是否真的有必要？

大功率充電已成為剛需

這幾年，我國(guó)電動(dòng)汽車平均續(xù)航里程提升速度可以說在跑步前進(jìn)，前幾年還是續(xù)航150km左右的車型滿街跑，到2018年北京車展，主流車型續(xù)航已經(jīng)提升到400km。到2020年，500km續(xù)航已經(jīng)成為大多數(shù)消費(fèi)者選購電動(dòng)車時(shí)考慮續(xù)航的入門值，續(xù)航最高的車型也已經(jīng)超過了700km。

對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航里程汽車，電池電量基本在60~100kwh之間，在充電效率不變的情況下，充電時(shí)間必然變長(zhǎng)，對(duì)于這些消費(fèi)者而言，里程焦慮正在演變成充電焦慮。

同時(shí)，作為電動(dòng)汽車的主要消費(fèi)群體，北上廣深等特大城市的消費(fèi)者大多數(shù)面臨著停車位資源緊張的問題，這意味著，對(duì)于這部分消費(fèi)者，公共充電需求是剛需，有的甚至將其作為主要的充電方式。

在9月5日舉行的2020年泰達(dá)論壇上，蔚來汽車CEO 李斌談到加電要比加油方便，原因在于70%的用戶可以在家里充電。

暫且不論70%的數(shù)據(jù)出自何處、是否準(zhǔn)確，根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2020年6月，我國(guó)新能源汽車保有量達(dá)417萬輛，即便用70%這個(gè)數(shù)字來計(jì)算，也有約125萬的消費(fèi)者不能實(shí)現(xiàn)在家充電，這與燃油車用戶幾乎不存在“加油焦慮”相比，不是一個(gè)可以忽略的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在高速公路的使用場(chǎng)景中，隨著電動(dòng)車的進(jìn)一步普及，在國(guó)慶、春節(jié)等時(shí)間段必然會(huì)出現(xiàn)大量集中充電的需求，如何提高充電效率避免擁堵便成了關(guān)鍵。

圖2：平均速度與充電功率，截圖自《New Possibilities with 800-Volt Charging》

從上圖可以看到，在較長(zhǎng)距離的行駛過程中，如果充電功率僅有50kW，即便全程開車的平均速度高達(dá)160km/h，但加上充電時(shí)間后，整個(gè)行駛過程的平均速度只有80km/h左右，效率極低。而如果是350kW的大功率充電，同樣情況下算上充電時(shí)間后，平均速度能提升到約140km/h。

圖3：快充示例，截圖自《New Possibilities with 800-Volt Charging》

圖3則從時(shí)間上更為直觀的向我們展現(xiàn)了大功率充電帶來的用車體驗(yàn)提升。

一段720km的路程，一輛燃油車以較高的車速行駛，中間經(jīng)歷一次加油，整個(gè)行程大約花費(fèi)5.5個(gè)小時(shí)；而對(duì)于一臺(tái)中途需要充電兩次的電動(dòng)車來說，如果充電效率為50Kw，整個(gè)行程的花費(fèi)時(shí)間為8小時(shí)，如果是350kW的充電效率，時(shí)間則縮短到6小時(shí)，與燃油車之間只有10%的時(shí)間差距，如果這是一臺(tái)中途只需一次充電的高續(xù)航車型，時(shí)間差距將會(huì)進(jìn)一步縮小。

因此，為了緩解大部分用戶的充電焦慮、提高充電體驗(yàn)，以及滿足特定場(chǎng)景的快速充電需求，發(fā)展大功率充電已然成為剛需。

領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)布局

面對(duì)這樣的需求，在信奉“第一性原理”的馬斯克領(lǐng)導(dǎo)下，特斯拉很早就開始布局自己的超級(jí)充電樁網(wǎng)絡(luò)。去年3月，特斯拉V3超級(jí)充電樁在美國(guó)舊金山一處停車場(chǎng)向用戶開放。這是一種運(yùn)用了全新架構(gòu)的超充方式，可支持高達(dá) 250kW 的峰值充電功率。部分Model 3 車型充電 15 分鐘最高可補(bǔ)充約 250 公里的續(xù)航電量。

作為受特斯拉影響頗深的造車新勢(shì)力，在充電板塊同樣投入了足夠的重視。2018年，小鵬汽車便在廣州建設(shè)了首座超級(jí)充電站，不過當(dāng)時(shí)由于各方面條件限制，該充電樁雖然理論上可以實(shí)現(xiàn)300kW的充電功率，但實(shí)際使用的充電功率只有90kW。

在今年6月，小鵬汽車副總裁劉明輝博士在接受媒體專訪時(shí)談到，小鵬目前自建充電樁最大充電功率可以達(dá)到180kW，同時(shí)，也在研發(fā)適應(yīng)將來的快充技術(shù)，大概能做到300kW以上。

蔚來方面，在去年的上海車展上，亮相了它的超級(jí)充電樁 NIO Power Charger，這款超充樁擁有 105kW 的輸出功率，很好地彌補(bǔ)了蔚來在高效低成本補(bǔ)能方面的短板，同時(shí)，這一服務(wù)并不局限于蔚來車主，因此也增加了收益的渠道。

雖然從輸出功率來看該充電樁與普遍120kW的快充樁相比沒有增加反而減少，但當(dāng)SOC（電池的荷電狀態(tài)，State of Charge）低于60%時(shí)，幾乎可以跑滿90kW，充電電流也逼近國(guó)標(biāo)上限的250A峰值，相比普通快充樁能夠提升約10分鐘左右充電時(shí)間。

而像北汽新能源這樣的傳統(tǒng)車企，也在大功率充電方面做起了技術(shù)儲(chǔ)備。

據(jù)第一電動(dòng)網(wǎng)了解，早在2018年年初，北汽新能源便確立了高壓大功率直流充電技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，旨在為高壓大電流工作的高壓系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)以及資源儲(chǔ)備。一旦市場(chǎng)需求大規(guī)模爆發(fā)，可以快速替代目標(biāo)車型現(xiàn)有高壓系統(tǒng)，通過中改款實(shí)現(xiàn)快速充電能力。

據(jù)悉，該項(xiàng)目分為兩個(gè)階段，第一階段已在2018年年底完成，實(shí)現(xiàn)了充電功能開發(fā)、高電壓平臺(tái)零部件開發(fā)等目標(biāo)任務(wù)，在國(guó)網(wǎng)的充電樁上實(shí)現(xiàn)了最大充電電流266A（3.2C）、最大充電功率175kW的充電能力驗(yàn)證。

第二階段，北汽新能源的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最大充電流412A -516A、最大充電功率265 -340kW的快充能力。這兩個(gè)階段，系統(tǒng)電壓平臺(tái)都接近600V，據(jù)了解，該項(xiàng)目的第二階段在下月便要進(jìn)行驗(yàn)收。

困境依然存在

不過，雖然市場(chǎng)擁有剛需，各家相關(guān)企業(yè)也在進(jìn)行相應(yīng)的研發(fā)，但大功率充電在普及過程中依然面臨著種種困難。

首當(dāng)其沖的便是通信協(xié)議。

蔚來在推出105kw的超級(jí)充電站時(shí)，便有消費(fèi)者疑惑，在當(dāng)時(shí)公共充電樁基本都能做到最大120kW的輸出功率時(shí)，蔚來為何將最高輸出功率限定在105kW。

原因便在于上面提到的，國(guó)標(biāo)規(guī)定直流充電輸出電流最大不能超過250A，而大多數(shù)電動(dòng)車的充電電壓最高只能達(dá)到410V，這就意味著，無論充電樁峰值充電功率有多高，最終絕大部分電動(dòng)車只能獲得不高于102.5kW（410V*250A）的峰值充電功率。

而特斯拉之所以能實(shí)現(xiàn)高功率充電，便是因?yàn)樵谂c車輛的通信協(xié)議上采用的是自家標(biāo)準(zhǔn)，不受國(guó)標(biāo)限制。上面提到的北汽新能源的項(xiàng)目中，其二階段的開發(fā)計(jì)劃中便包括了對(duì)通信協(xié)議的補(bǔ)充和完善。

而在面臨類似保時(shí)捷Taycan的800V高壓系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，電動(dòng)車的重要核心部件——?jiǎng)恿﹄姵刈兂闪岁P(guān)鍵。

其難點(diǎn)主要來自兩方面：

第一，化學(xué)體系的快充瓶頸。

一位動(dòng)力電池企業(yè)資深工程師向第一電動(dòng)網(wǎng)介紹說，“常規(guī)的電芯化學(xué)體系設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)15-20分鐘的超級(jí)快充。為實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充，需要對(duì)電芯的主材（包括正極、電解液、負(fù)極以及隔離膜）進(jìn)行全方位的微觀層優(yōu)化。除材料層級(jí)的優(yōu)化外，還需要對(duì)電芯、模組以及電池包層級(jí)同步進(jìn)行宏觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化（包括結(jié)構(gòu)件過流能力，高低壓線束布置等）。這勢(shì)必會(huì)帶來更高的設(shè)計(jì)難度，也會(huì)造成整體成本一定程度的增加?！?/p>

第二，高充電/放電功率下的電池發(fā)熱問題。

該工程師談到，“電芯本身存在一定內(nèi)阻，在高充電/放電功率下電流較大（即高倍率快充和大電流反復(fù)脈放），所以不僅電池包各結(jié)構(gòu)件溫度會(huì)迅速上升，電芯的溫度也會(huì)有明顯的上升。充放電期間如果電芯溫度一直處在高位，將會(huì)有損于電芯各方面的性能。這就要求整個(gè)電池包的水冷系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)的比較合理，水冷系統(tǒng)需要提供足夠的冷卻功率以降低電池充放電時(shí)的溫升，保證電芯在舒適的環(huán)境中工作。”

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)包括寧德時(shí)代在內(nèi)的動(dòng)力電池頭部企業(yè)都已經(jīng)有比較好的成熟解決方案。針對(duì)800V高壓系統(tǒng)，已經(jīng)可以支持15分鐘快充并保證電池性能在使用過程中不會(huì)明顯衰減，更快的充電速度在同步開發(fā)中。

而在充電基礎(chǔ)設(shè)備層面，據(jù)了解，目前所面對(duì)的困難已經(jīng)不大。

“作為充電樁企業(yè)，目前看沒有太大難點(diǎn)，主要是高壓連接器和高壓模塊上，中國(guó)供應(yīng)鏈較為強(qiáng)大， 均已解決?！?智充科技CEO丁銳告訴第一電動(dòng)網(wǎng)，“高壓充電技術(shù)主要體現(xiàn)在電池包的獨(dú)特設(shè)計(jì)上，而目前中國(guó)所有新布局的民營(yíng)充電樁均為200V-1000V寬電壓充電樁，可以很好的滿足這類電動(dòng)汽車充電需求?！?/p>

大功率充電不是原有充電方式的替代

充電便利是電動(dòng)汽車終端用戶最核心的訴求之一，也是目前制約電動(dòng)汽車行業(yè)進(jìn)一步快速發(fā)展的關(guān)鍵所在。

根據(jù)一些市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，在未來充電基礎(chǔ)完善的前提下，從用戶的角度考慮，充電時(shí)間需要做到10分鐘以內(nèi)，電動(dòng)汽車的充電體驗(yàn)才有機(jī)會(huì)做到跟傳統(tǒng)燃油車加油類似的水平。

“15分鐘內(nèi)充到90%是一個(gè)非常好的體驗(yàn)，我們?nèi)ゼ佑驼炯佑鸵矔?huì)去買水、開票等等，這個(gè)時(shí)間平均都在10分鐘左右?！倍′J也表達(dá)了類似的觀點(diǎn)。

但與燃油車無論哪種場(chǎng)景都是在加油站補(bǔ)能不同，對(duì)于電動(dòng)車，不同的使用場(chǎng)景擁有不同相對(duì)優(yōu)化的解決方案，大功率充電對(duì)于現(xiàn)有的補(bǔ)能方式并不是簡(jiǎn)單的替代，而是一種有效補(bǔ)充。

如果大規(guī)模建設(shè)大功率充電站，在電力供應(yīng)緊張時(shí)期容易出現(xiàn)過負(fù)荷問題，引起線路過熱、跳閘等情況，導(dǎo)致大量負(fù)荷被切除。因此，大功率充電站需要布局在真正需求的地方，如高速公路服務(wù)區(qū)、出租租賃、網(wǎng)約車?？空军c(diǎn)等，這樣更有利于結(jié)合電網(wǎng)合理布局，增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰能力。同時(shí)，還可以綜合儲(chǔ)能設(shè)備，減少對(duì)電網(wǎng)的短時(shí)沖擊。

總的來說，大規(guī)模充電站的普及，需要整車廠、動(dòng)力電池企業(yè)、充電設(shè)施、電網(wǎng)等多方面的共同配合，才能最終帶給市場(chǎng)一個(gè)成本可接受的解決方案。而這一解決方案，將是電動(dòng)車被消費(fèi)者真正接受的關(guān)鍵一步。

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