劉師傅是一名北京電動(dòng)出租車(chē)司機(jī)。他的車(chē)冬季得一天三充，夏天得充兩回電。為此，他的后備箱里常備著一套折疊桌椅，以便在每次去充電的時(shí)候，去一個(gè)遠(yuǎn)離充電樁的地方待一會(huì)兒。

“看新聞?wù)f，我們這款車(chē)?yán)铣鍪聝海€都是在充電的時(shí)候炸的。怕了，躲遠(yuǎn)點(diǎn)。”劉師傅說(shuō)道。

這并不是劉師傅多慮。據(jù)國(guó)家應(yīng)急管理部消防救援局的最新數(shù)據(jù)顯示，2022年第一季度，國(guó)內(nèi)接報(bào)的新能源汽車(chē)火災(zāi)共計(jì)有640起，同比上升32%。平均下來(lái)，中國(guó)每天發(fā)生超過(guò)7例的新能源汽車(chē)火災(zāi)。

與燃油車(chē)經(jīng)常在行駛中起火不同，純電動(dòng)車(chē)與充電相關(guān)的自燃情況較為常見(jiàn)。我們?cè)谛侣劺镆部偰芸吹剑诔潆娬緹没鸹ㄋ臑R的電動(dòng)車(chē)。究其本質(zhì)，目前大部分充電樁，都在通過(guò)提高電流來(lái)實(shí)現(xiàn)大功率充電。

但電流越大，電纜發(fā)熱量也越大。這對(duì)工作溫度極為敏感的電池來(lái)說(shuō)，是一個(gè)極為危險(xiǎn)的因素。

一個(gè)有意思的現(xiàn)象是，大家并不在乎是什么原因?qū)е碌能?chē)輛自燃，只會(huì)怪罪車(chē)企的電池技術(shù)不成熟和不安全。事實(shí)上，解決自燃問(wèn)題，并非只靠改進(jìn)動(dòng)力電池就萬(wàn)事大吉。高壓平臺(tái)和大功率快充技術(shù)的同步發(fā)展，才能盡快根治電動(dòng)車(chē)自燃的“老毛病”。

有一個(gè)誤區(qū)是，造電動(dòng)車(chē)只要做好電池就行了。

對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，續(xù)航當(dāng)然是越多越好。于是，車(chē)企們就開(kāi)啟了續(xù)航里程“內(nèi)卷”，導(dǎo)致新推出的電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航參數(shù)越堆越高。在進(jìn)入工信部名錄的新車(chē)中，2019年有6款續(xù)航里程超過(guò)600公里，而到2021年就有了58款。

截止虎嗅發(fā)稿，2022年的前四批名單里，就已經(jīng)有37款新車(chē)?yán)m(xù)航里程超過(guò)600公里。

當(dāng)續(xù)航里程變長(zhǎng)了之后，消費(fèi)者又發(fā)現(xiàn)充電太慢了。以2020年熱銷(xiāo)的部分純電動(dòng)車(chē)型為例，其直流快充的理論平均充電倍率約為1C（即1小時(shí)可充滿100%SOC），完成30%-80%SOC需30min，NEDC續(xù)航里程約為227km。如果出現(xiàn)低溫、電量過(guò)低、分流等情況時(shí)，充電時(shí)間甚至要到2個(gè)小時(shí)。

這也就是為什么，高速充電站逢年過(guò)節(jié)就會(huì)出現(xiàn)“排長(zhǎng)隊(duì)”乃至“打架搶位”的情況。這并不是因?yàn)殡妱?dòng)車(chē)?yán)m(xù)航不夠，而是因?yàn)槌潆娞率姑枯v車(chē)占用充電槍的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，“翻臺(tái)率低”。

因此，一部分車(chē)企開(kāi)始琢磨加大充電功率以實(shí)現(xiàn)快速充電。根據(jù)初中物理學(xué)過(guò)的功率、電壓、電流關(guān)系公式P=U·I，其他條件保持不變，充電的電壓或電流其中任一提高，即可提高充電效率。

第一種流派，是“大電流”快充。

特斯拉就是“代表選手”，其中特斯拉V3超充樁能在400V電壓的條件下達(dá)到250kW的峰值充電功率，15分鐘可補(bǔ)充Model 3約250公里續(xù)航所需電量。但充電電流的加大，意味著更多的發(fā)熱量、更粗更重的線束等等，這對(duì)車(chē)輛和充電樁都是挑戰(zhàn)。

就拿散發(fā)的熱量來(lái)說(shuō)，根據(jù)焦耳定律Q=I?·R·t，當(dāng)通電時(shí)間與電阻不變時(shí)，熱量與電流的二次方成正比。所以，大電流快充勢(shì)必會(huì)在充電過(guò)程中產(chǎn)生巨大的熱量。這既考驗(yàn)車(chē)輛的熱管理系統(tǒng)，也對(duì)充電樁的運(yùn)營(yíng)商和制造商也是不小的難題。

因此，目前也只有在橫向和垂直兩個(gè)方向高度整合的特斯拉，才把這條路走通。

再說(shuō)線束，也是極大的問(wèn)題。對(duì)于電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，要承受大電流就必須靠高壓線束。然而，高壓線束的橫截面會(huì)很大，這就會(huì)導(dǎo)致線束剛度強(qiáng)且難以彎曲。這不僅在車(chē)內(nèi)難以布局，而且可能在碰撞后刺入駕駛艙，增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

更要命的是，大功率充電樁的充電槍和線纜通常又重又粗，對(duì)力氣比較小的女車(chē)主非常不友好。值得關(guān)注的是，特斯拉V3超充樁峰值工作電流超過(guò)600A，但它采用了采用液冷散熱設(shè)計(jì)，減輕了充電線的橫截面積和重量。

然而，并不是每家號(hào)稱(chēng)能實(shí)現(xiàn)“快充”的車(chē)企，都能像特斯拉一樣做好熱管理，因此自燃的隱患也就因此埋下。

要知道，當(dāng)充電樁輸出鋰電池難以承受的大電流時(shí)，在電池內(nèi)部過(guò)快流動(dòng)的鋰離子會(huì)在負(fù)極表面形成像樹(shù)枝一樣的枝晶。這些枝晶像針尖一樣又細(xì)又硬，一旦生長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度，就會(huì)戳破隔膜誘發(fā)內(nèi)短路，從而發(fā)熱引發(fā)自燃。

枝晶穿透現(xiàn)象

第二種流派，是相對(duì)來(lái)說(shuō)更安全的高壓快充。

以保時(shí)捷為例，該公司將電壓平臺(tái)從400V提高至800V后，實(shí)現(xiàn)300kW充電功率，可以在22.5分鐘內(nèi)把Taycan Turbo S容量93.4kWh的動(dòng)力電池從5%充至80%，提供300公里的續(xù)航能力。同時(shí)，保時(shí)捷高壓線束的截面積僅為400V架構(gòu)下的二分之一，線束減重4kg。

根據(jù)焦耳定律可知，熱量只跟電流、通電時(shí)間、電阻有關(guān)。而當(dāng)電壓翻倍之后，理論上電流即便是減半，仍可以達(dá)到同樣的功率。這也就意味著，快充時(shí)所產(chǎn)生的熱量大大減小，從而不會(huì)對(duì)嬌貴的

動(dòng)力電池帶來(lái)過(guò)熱、不穩(wěn)定等安全隱患。

在保證安全的基礎(chǔ)上，高壓快充的效率提升空間也會(huì)更大一些。作為對(duì)比，400V平臺(tái)的充電功率到了200kW時(shí)就接近系統(tǒng)設(shè)計(jì)的極限，而800V高壓系統(tǒng)可以將極限突破到400kW。

理論上來(lái)說(shuō)，一臺(tái)電池容量為100kWh的純電動(dòng)汽車(chē)，從20%充電到80%，僅需9分鐘，基本等于傳統(tǒng)燃油車(chē)加油的時(shí)間，完全消除充電時(shí)間焦慮。

雖然優(yōu)點(diǎn)頗多，但目前能把高壓平臺(tái)大規(guī)模量產(chǎn)的還只有保時(shí)捷Taycan一款車(chē)。最接近大規(guī)模量產(chǎn)的，可能就是搭配華為高壓三電平臺(tái)、支持800V高壓快充的極狐阿爾法S 華為Hi版，在今年5月剛宣布上市。

此外，現(xiàn)代Ioniq5也支持800V高壓平臺(tái)，或于今年引入國(guó)內(nèi)投產(chǎn)。還有，今年8月即將發(fā)布的小鵬G9，基于800V高壓平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)充電5分鐘、續(xù)航200公里。

與激光雷達(dá)、固態(tài)電池等前沿技術(shù)類(lèi)似，高壓平臺(tái)也面臨著“雷聲大雨點(diǎn)小”的尷尬處境。大家就連被“卡脖子”的原因也幾近相同——材料。

要知道，從400V平臺(tái)切換為800V平臺(tái)架構(gòu)，需要對(duì)電氣系統(tǒng)零部件重新驗(yàn)證，尤其是功率器件的要求更高。目前市面上幾乎所有的車(chē)型上，車(chē)規(guī)級(jí)的功率半導(dǎo)體都是硅基IGBT。但如果要推800V以上高壓平臺(tái)，那就必須切換為碳化硅材料，原因有以下幾個(gè)。

第一，碳化硅的耐高壓能力更強(qiáng)。

在450V直流母線電壓下，IGBT模塊承受的最大電壓為650V左右。在800V以上直流母線電壓下，功率器件耐壓需要提高到1200V以上。雖然英飛凌、富士等廠家都推出了1200V耐壓的車(chē)規(guī)級(jí)IGBT，但因?yàn)槌杀据^高并未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。相比之下，碳化硅器件天然就耐壓高。目前，碳化硅MOSFET目前量產(chǎn)產(chǎn)品的耐壓可達(dá)3300V。

第二，碳化硅的能量損耗更低。

碳化硅在導(dǎo)通損耗、開(kāi)關(guān)損耗表現(xiàn)方面優(yōu)于 IGBT。在400V母線電壓下，應(yīng)用1200V碳化硅模塊的整車(chē)損耗較750V的IGBT降低6.9%；若電壓升至800V，整車(chē)損耗將進(jìn)一步降低7.6%。最終，碳化硅上車(chē)以后的效果不僅是充電快，而且能耗也會(huì)相應(yīng)降低，反過(guò)來(lái)提升續(xù)航里程。

第三，是抗高溫。

在高電壓快充方案下，盡管在相同充電功率情況下電流增加幅度較大電流方案要小，但大功率快充需要電壓、電流同增。這導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱量增加，對(duì)功率器件抗高溫能力也提出了更高要求。碳化硅理論上能夠在遠(yuǎn)超175℃高溫的正常工作，降低了對(duì)熱管理系統(tǒng)的要求，提升了可靠性和安全性。

相比傳統(tǒng)的硅基材料，碳化硅材料的高壓性能極為突出，但初期成本較高。

因?yàn)榇笕姡姵亍㈦姍C(jī)、電控）、小三電（OBC、PDU、DCDC）等部件都要能在800V甚至 1000V的電壓下正常工作。所以，別看只是電壓的提升，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也要隨之調(diào)整。

從400V平臺(tái)升至800V平臺(tái)，其中部件成本是原來(lái)的2-3倍，系統(tǒng)總成本增加10%-20%。但考慮到當(dāng)下動(dòng)力電池的原材料價(jià)格上漲迅猛，堆電池容量的方法難以維系。那么在這種情況下，同樣是增加成本，把錢(qián)花在高壓平臺(tái)上的收益顯然是更大的。

碳化硅雖好，但產(chǎn)業(yè)鏈的話語(yǔ)權(quán)仍不在我們手里。

目前，全球碳化硅產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)了美國(guó)、歐洲、日本三足鼎立的態(tài)勢(shì)。美國(guó)仍然獨(dú)大，占據(jù)全球碳化硅產(chǎn)量的70%-80%，代表公司是科銳；歐洲擁有完整的碳化硅襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，代表公司是英飛凌、意法半導(dǎo)體等；日本則在設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)方面處于領(lǐng)先，以羅姆半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、富士電機(jī)為代表。

這些巨頭們，都在不斷通過(guò)擴(kuò)大產(chǎn)能、合作結(jié)盟或兼收并購(gòu)等方式在碳化硅市場(chǎng)跑馬圈地、加速布局。相比之下，中國(guó)的碳化硅產(chǎn)業(yè)稍顯貧弱，在技術(shù)領(lǐng)先度、市場(chǎng)份額占比等方面都較為落后。

即便是材料的難關(guān)攻克了，高壓快充仍需要面臨基建的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

因?yàn)椋壳笆忻嫔蠋缀跛械某潆姌叮疾荒苓m配800V高壓平臺(tái)。這也就意味著，你買(mǎi)了一臺(tái)800V架構(gòu)的電動(dòng)車(chē)，但實(shí)際充電速度達(dá)不到宣傳預(yù)期。

保時(shí)捷Taycan的各個(gè)電壓系統(tǒng)部分

以保時(shí)捷為例，Taycan上額外搭載一臺(tái)直流車(chē)載充電機(jī)，首先將400V充電樁輸出的充電電壓升壓至800V后，再對(duì)電池進(jìn)行充電。類(lèi)似的方式，還比亞迪在e平臺(tái) 3.0上，引入了首創(chuàng)的“利用電機(jī)電控的電路拓?fù)浔蒙潆姌峨妷?rdquo;的思路。通過(guò)這種方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)充電5分鐘，最大續(xù)航150公里。

當(dāng)然，這種利用車(chē)載部件支持800V，即電驅(qū)升壓兼容400V直流樁的方案，在當(dāng)下公共充電資源緊張的階段，未嘗不是一種解決續(xù)航里程焦慮的好辦法。但未來(lái)，想要真正發(fā)揮800V平臺(tái)的全部實(shí)力，自建超級(jí)高壓充電樁就是必然的選擇。

但是，車(chē)企絕對(duì)不能寄希望于國(guó)家電網(wǎng)去幫你建樁。因?yàn)橐袁F(xiàn)階段的目標(biāo)來(lái)看，國(guó)家的目標(biāo)是普及充電網(wǎng)絡(luò)，而不是向上探索。連最基本的覆蓋率和車(chē)樁比數(shù)據(jù)都沒(méi)達(dá)標(biāo)，談何充電速度呢？所以，高壓快充這事，只有車(chē)企自己來(lái)干——自主研發(fā)高壓平臺(tái)，自主建高壓充電樁，才是唯一的出路。

以后，如果你要買(mǎi)純電動(dòng)車(chē)，一定要多考慮這個(gè)問(wèn)題——“該品牌是否有自建充電網(wǎng)絡(luò)？”

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电动车自燃 你别上来就怪电池的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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