車東西 | 曉寒

國内車市在2018年迎來20多年來首次下滑，但新能源車産銷量卻雙雙突破百萬成為增長的關鍵力量。就在新能源車快速普及的當下，續航裡程一直是電動車産業和消費者最關注的問題。

毫無疑問，更遠的續航裡程，将為新能源車的大規模普及起到重要推動作用。但由于動力電池技術還未取得革命性突破，通過增加電池容量來解決裡程焦慮的進展較慢。

不過不用擔心，目前特斯拉、保時捷、北汽新能源等一衆國内外車企和供應商都在積極研發超級快充技術，像是保時捷首款純電跑車Taycan的800V超級快充，4分鐘即可充入100公裡的行駛裡程。

▲保時捷的大功率充電站

如果這種充電技術得以普及，即使電池容量不增加，裡程焦慮也将不複存在。

日前，車東西采訪了北汽新能源、新特、國家電網等多家車企與充電企業的技術高管，就超級快充的技術原理、研發難點、行業現狀等關鍵問題有了更明确的認識與了解。

20分鐘充滿一輛純電SUV

1月11日的北京已是嚴冬，但在首都北部的昌平未來科學城一隅卻熱鬧非凡。

就在這一天，國家電網在未來科學城内設立了北京地區首個乘用車超級快充樁，并且聯合北汽新能源一道，進行了乘用車超級快充測試。

▲國家電網設立的大功率充電站

在活動現場，一輛改裝過的白色的北汽新能源EX3純電SUV（該車還未上市）緩緩駛近充電樁，工作人員向車頭的充電口插入充電槍後開始充電。

▲北汽新能源進行大功率充電測試的EX3

過了沒多大一會兒，國家電網超級快充樁的顯示器上顯示出了相關信息（如下圖），充電電流達到263.3A、電壓611.1V，算下來充電功率達到了160kW。

▲北汽新能源進行大功率充電測試相關信息

160kW的充電功率是什麼概念？即1小時可以充電160kWh，30分鐘可充電80kWh。

作為對比，目前常說的電動汽車快充技術指使用60kW的直流充電樁進行充電，而号稱超級快充的特斯拉，最大充電功率為145kW。

目前，大部分純電動汽車的電池容量都在50-80kWh，按照這個功率計算，理論上30分鐘即可充滿80kWh的電池。即使是目前電池容量最大的特斯拉P100D車型，也僅僅需要37分鐘左右即可充滿。

當然，實際充電式不可能全程最大電流/電壓，實際所需時間要略長一些，但仍是巨大的提升。

據了解，北汽新能源這套車載快充技術由北汽新能源工程院自主研發，可在700V的高壓下實現最大400A的直流快充，即最大充電功率可達到280kW。

據報道，EX3未來或将搭載61kWh的锂電池組，按照160kW充電功率計算，理論上22分鐘充滿，而280kW下則僅需13分鐘（實際會略長）。

很明顯，這種超級快充技術較目前1小時 的快充技術有了質的提升，将大幅提升用戶體驗，消除裡程焦慮，同時也将成為車企之間的一個熱點競争方向。

豪華品牌激戰大功率快充

正如上文所言，目前一般電動汽車支持的直流快充技術充電功率多在60kW左右。而對于售價更高的豪華品牌來說，搭載更大功率的快充技術，則是提升産品競争力的一個關鍵動作。

在這方面，特斯拉可謂是量産電動車中的急先鋒。

這家緻力于研發制造豪華電動汽車的公司自誕生之日起就盯上了超級快充技術，其Model S和X車型使用自家的SuperCharger超級裝電站的最大充電功率為145kW（此前為120kW），屬于量産電動汽車中的充電速度最快的選手，也是充電标杆。

▲特斯拉的超級充電站

正如500公裡續航和自動駕駛系統一樣，特斯拉所探索的設計都成了豪華電動汽車的“标配”。

2018年，奔馳EQC、奧迪e-tron相繼發布，在續航向500公裡看齊的同時，也均提供了大于100kW的快充技術，EQC的快充功率為110kW，而奧迪e-tron則達到了150kW（如下圖）。

▲奧迪e-tron支持150kW快充

2018年6月9日，保時捷宣布旗下首款電動跑車Mission E的量産車定名Taycan，正式加入戰局。

Mission E除了擁有高達440kW（約合600馬力）的動力和3.5秒的百公裡加速實力外，保時捷也一直在強調其800V超高壓電氣系統帶來的極速快充體驗。

▲Mission E的800V充電系統

按照保時捷官方的說法，Taycan在15分鐘内即可充電80%，或者充電4分鐘即可行駛100公裡。據外媒報道，Taycan的超級快充系統最大功率或可達到350kW。

很明顯，待Taycan在今年年底量産後，其也将成為充電速度最快的量産電動汽車。

除了給自家的新款電動車配備超級快充技術，寶馬、戴姆勒在2016年還聯合大衆、福特等歐美一線車企成立了一家名為IONITY的充電設施運營商在歐洲推進充電基礎設施的建設。

成立合資公司并不新奇，新奇的是IONITY計劃在歐洲主要路線周圍鋪設400座350kW的超級充電樁。

這一動作背後的意義很明顯，即寶馬、戴姆勒、福特、大衆等車企巨頭都準備在自家車型上落地350kW快充技術（保時捷與奧迪都屬于大衆集團）。

當然，傳統車企巨頭們的動作也都被特斯拉和馬斯克看在眼裡。

馬斯克在2016年就在Twitter上透露了特斯拉正在研發第三代充電技術——SuperCharger V3。而當有網友詢問其輸出功率是否為350kW時，馬斯克竟然回複稱“隻有350kW？你以為這是兒童玩具？”（如下圖）

言下之意即SuperCharger V3的充電功率将遠大于350kW。

不過經過兩年多的研發後，SuperCharger V3的部署時間從2018年夏天推遲到了2018年底，又推遲到了2019年。

在2018年第一季度财報會議上，特斯拉CTO Straubel表示，其并不看到350kW左右的大功率快充，因為這會犧牲車輛電池的續航裡程和耐用性，而馬斯克随後也表示更看好200—250kW的充電技術。

▲馬斯克介紹第三代超充部署時間

去年11月，馬斯克在Twitter上透露，特斯拉的超級充電樁在2019年将翻倍（即達到2.3萬個），同時也會部署SuperCharger V3。

至于特斯拉的超級快充技術能達到多少kW，到今年部署時才能知道結果。

超級快充：車和樁都需要升級

電動汽車充電速度快不快，關鍵要看充電功率。

目前，國内電動汽車使用交流電的家用充電樁充電功率多在10kW以内，叫做慢充。使用直流電以50-60kW左右的功率進行充電的系統叫做快充。

而特斯拉的145kW快充系統則遠高于普通快充，因此特斯拉将其命名為SuperCharger超級充電站（樁）。

而随着保時捷Mission E的350kW快充系統和IONITY的成立，350kW大功率快充技術成為充電技術的前沿熱點，各國車企和供應商都在積極研究，這一技術被稱為大功率快充HPC（High Power Charging）。

▲IONITY在歐洲設立的大功率充電站

目前，全球的研發範圍在200-500kW，其中又以350kW和500kW為研究重點。

從物理學來說，功率=電壓 X 電流，所以大功率充電系統需要在充電樁和車輛兩個層面，同時關注電壓和電流問題。

1、車和樁都需要升級

目前國内常見電動汽車的電壓平台多在400V左右，即其電機、電池、電控等相關系統的工作電壓均在這個範圍。因此想要在400V電壓平台下實現350kW的大功率快充，其車内電流就要達到350kW/400V=875A，而目前電動汽車内部線路能夠承受的電流則多在250A左右。

▲大功率快充下車輛電壓與電流的關系

大電流需要極粗的線纜才能承受，而線纜粗了之後又會産生極大的熱量，即影響車内空間布置，同時又需要液冷系統進行熱管理，效率較低。

因此保時捷的做法與城市輸電網絡一樣——采用超高壓，所以能看到Taycan的整車電壓平台提升到800V，這樣其内部線纜隻需要承受437A的電流。

小鵬汽車負責的充電相關的技術總監王敏告訴車東西，目前乘用車零部件供應商幾乎都沒有800V相關的功率部件，因此隻有保時捷這種豪車巨頭才有能力調動其自己的供應商一起，研究一款800V電壓機構的電動汽車，進而使用350kW快充系統。

北汽新能源技術總監李玉軍向車東西确認，北汽新能源進行大功率快充測試的EX3也沒有使用量産部件，其通過更換電容、IGBT，提升絕緣等級等辦法進行了整車平台的升壓處理。

熱管理層面，王敏和李玉軍都表示目前主流的做法就是液冷，除了提升電池的液冷能力，還需要給直流充電線路、充電口提供液冷系統，具體做法相當于是電線外包上一層管道，讓其循環冷卻液。

2、電池技術還有待提升

落地大功率充電技術，除了車輛平台需要升壓，車外的充電樁也需要配套升級。

相比車輛，充電樁需要更換更大功率的功率模塊、帶有液冷系統的充電槍和線路即可提升功率，技術難度要比車輛部分容易。

這也是為什麼保時捷、IONITY、國家電網、現代汽車等企業都已經部署了350kW的大功率充電樁，但是卻仍然沒有看到支持350kW快充的量産車的原因。

小鵬汽車研究院的技術總監王強軍認為，對車輛和充電樁進行升壓并部署熱管理系統并非核心難點，真正的難題在于動力電池。

據其介紹，目前車用動力電池的充放電倍率多在1-1.2C之間，而如果要達到350kW的快充功率，100kWh的電池就需要達到3.5C的充電倍率，遠高于目前的技術水平。

不過北汽新能源技術總監李玉軍則認為，動力電池本身就分為功率型和能量型等類别，目前乘用車使用的多為能量型（三元锂電池），因此充電倍率較低，其實商用車領域已經擁有支持大功率快充的動力電池。

例如甯德時代，其就擁有5C、甚至6C的磷酸鐵锂電池，但是能量密度要低于三元锂電池。

所以正如特斯拉CTO Straubel所言，目前的電池技術下，如果要實現350kW的大功率快充，就會犧牲一定的續航和耐久性。

所以電池技術的矛盾點在于，充電快的車單次跑不遠，而單次跑的遠的車，充電慢。

落地超級快充還要邁過三道坎

1、行業标準未确定

在小鵬汽車充電系統技術總監王敏和北汽新能源技術總監李玉軍看來，目前大功率快充還沒量産的核心原因并非是車輛和充電樁方面的技術問題，而是因為行業标準未确定和産業成熟度不足。

目前全球大功率快充有兩大标準，一是日本的CHAdeMO标準和歐洲的CSS标準，兩者均為當地的車企、電力企業和政府共同制定。

在國内，中國電力企業聯合會（簡稱中電聯）也在推動中國大功率快充标準的建立與推廣，國家電網、北汽新能源等企業都是标準制定小組的成員單位。

值得一提的是，2018年8月份，中電聯還與CHAdeMO簽署了合作協議，雙方将共同推進快充技術的落地，以方便車企在中日兩地部署大功率快充技術。

▲中電聯與日本CHAdeMO簽約

小鵬汽車充電技術總監王敏告訴車東西，中電聯剛剛啟動大功率快充國家标準的制定工作，2019年最多也就是出台一個征求意見稿。在标準未定的前提下，車企、供應商、充電服務商其實都無法推出相關産品。

“如果推出的産品跟标準不一緻，後續就會被淘汰。”王敏說道，“這也是遲遲沒有量産的零部件和車型面世的關鍵原因。”

2、市場尚未成熟

除了标準問題，北汽新能源技術總監李玉軍則認為，大功率快充會較大程度增加車輛成本和售價，對于普通消費者來說，其并不願意花費幾十萬元購買一台具備大功率快充的電動汽車。

與此同時，随着續航裡程的日益增加，電動汽車已經能夠滿足城市通勤使用，對大功率快充的需求并不強烈。

“對于北汽新能源這種車企來說，我們會根據市場的需求和成本來提供産品，而非是什麼前沿搞什麼。”李玉軍說道。

不過需要注意的是，保時捷為了配合Taycan的量産交付，已經開始在全球布局大功率快充站。

今年1月份的電動汽車百人會論壇上，萬幫新能源/星星充電董事長邵丹薇告訴車東西，星星充電就是保時捷在中國的獨家合作夥伴，未來将利用保時捷的技術在國内布置大功率快充站，同時還将幫其進行技術疊代升級。

3、電網負荷的矛盾有待解決

事實上，就車輛與充電樁技術本身之外，普及大功率快充的另外一個難點在于電網的負載問題。

目前，大功率家用電器多在1-4kW之間，而一個大功率充電樁就高達320kW，相當于數百個家庭的家用電器同時工作。

相關數據顯示，全北京每日電網負荷在2300萬kW左右，換算一下隻能支持7.18萬個350kW充電樁同時工作，電網負荷的壓力有多大可想而知。

不過一位國家電網的工作人員卻告訴車東西，雖然現實中确實存在這樣的矛盾，但國家電網和相關機構也在研究新的策略。例如目前比較前沿的V2G（車輛—電網）技術，就是要将未來數千萬台電動汽車變成一個個儲能單元，從而平衡電網供需。

“目前相關标準仍在制定中，後續會通過電網擴容、V2G反向充電、錯峰充電等多種策略來解決電網負荷問題。”國家電網的工作人員這樣向車東西說道，“推廣大功率充電樁是一個逐步完成的工作。”

結語：超級快充即将到來

總結來看，超級快充技術目前确實還在研發之中，涉及車輛和充電樁的電壓/功率平台升級、系統和線束熱管理，以及标準的建立和配套零部件産業的成熟，眼下還沒有一台可供使用的量産車型。

但也不必失望，以大功率為核心指标的超級快充技術畢竟與L4/L5級自動駕駛技術不同，已經到了臨門一腳到的時候，保時捷、IONITY、國家電網、現代汽車等公司已經設置了第一批350kW快充樁，中國的行業标準在未來1-2年内也即将出台。

2019年，我們至少能看到保時捷Taycan在歐洲用上350kW的超級快充。而随着特斯拉SuperCharger V3的陸續部署、奧迪e-tron等車型的量産，國内電動汽車充電系統也将步入150-200kW時代，并将引領更快汽車廠商搭載大功率快充技術。

而到2020年，國内或許就将迎來第一款支持350kW快充的量産車型，進而真正解決電動汽車的充電問題。