出品 | 探客出行
作者 | 荷默
编辑 | 闪电
美编 | 倩倩
审核 | 颂文
最高功率520KW，最高电压740V，最大电流700A，仅用时12分钟，便实现了从5%到80%的电量补能……一杯咖啡的时间可跑500KM的时代终于要来了？
近日，某未上市先爆火的纯电车型带着宁德时代的5C超充小视频开始流传网络。
让人尖叫的高效补能体验没有最好，只有更好。在这个新能源汽车行业发展初期，以充电桩为主的基础设施建设也正陷入了百家争鸣的厮杀中。
1、电车的渗透才刚开始
2020年9月，我们提出了以“力争在2030年前实现‘碳达峰’和在2060年前实现‘碳中和’”为目标的“双碳”战略计划。在“双碳战略”的推动下，新能源汽车替代燃油车已是大势所趋。
自北汽集团于2009年拿到第一张新能源汽车生产资质以来，我国的新能源汽车已进入到了第15年。如今的新能源也早已告别了靠补贴推动行业发展的阶段，一跃成为全世界最大的新能源汽车市场，占据了全球近六成的新能源汽车产销量，并成为当下最具活力的创新创业赛道。
乘联会数据显示：2023年我国狭义乘用车零售销量约2170.3万台，同比增长5.6%。其中，新能源汽车销量达774.0万台，同比增长达36.3%。全年新能源汽车渗透率达35.66%，其中，四季度的渗透率达40%。
更值得庆幸的是，我们在继2009年成为全球最大的汽车产销国后，于2023年取代日本成为全球最大的汽车出口国。新能源汽车成为中国汽车产业的新增长点。
即便有着如此庞大的汽车市场，我国的汽车发展之路依然处于起步阶段。近日，公安部的一则数据显示：2023年全国的汽车保有量约3.36亿台，其中，新能源汽车的保有量才2041万台，市场占有率仅有6.07%。
有数据显示，2022年美国每千人汽车拥有量为837台，日本为639台，德国为637台，即便是和中国人均GDP不相上下的马来西亚也有461台，而中国仅有215台。若想让我国的汽车普及率达到西方欧美的水平，意味着还有三到四倍的提升空间。
可以毫不夸张地讲，全球汽车的未来看中国，中国汽车的未来看新能源。
随着新能源汽车的高速发展，对基础的充电设施普及和充电效率有了更高的要求。虽然，近年来中国在充电的基础设施建设上取得了较大的成绩，但总体看来，充电桩的建设速度还是要远落后于新能源汽车的数量增速。
对于以充电桩为主的新能源汽车基础设施建设，不仅需要增量的配套建设，还得对现有存量设备进行更新，将低效的，落后的，存在安全隐患的充电基础设施进行改造升级。
数据显示：到2022年末，全国累计充电桩仅520万个，而同期新能源汽车的保有量达1310万台，整体车桩比约2.5:1也就意味着每5辆车共用两个桩。虽然远高于西方国家，但充电桩的保有量和新能源汽车保有量之间的差距还在持续扩大。
考虑到电动车对燃油车的替换大势，新能源汽车的基础设施建设还有不小的发展空间。
2、补能焦虑背后的市场争夺
大力发展新能源汽车的基础设施建设，不但要解决补能的便捷问题，更要解决补能效率问题。对于新能源汽车的用电焦虑，无非就有两种：一个是对续航里程的焦虑，一个是对充电补能的焦虑。
正所谓续航里程焦虑，就是充一次电能跑多远，这个要取决于电池的容量大小和能量密度。但从目前的锂电池技术迭代来看，单从电池技术上提升续航里程存在着明显的“天花板”，越到后边越会出现每提升10%的续航可能要付出50%，甚至更高的成本。
这也就迫使汽车消费者和整车厂商将解决用电焦虑的目光转向了补能方向，以提升充电网络和充电效率，来缓解因续航上的难以突破带来的用电焦虑问题。
为了缓解新能源汽车的用电焦虑，小鹏推出的800V高压快充；通过高电压低损耗实现快速的补能，比亚迪（腾势）则推出的双枪快充，采用两个充电枪实现“双倍”的充电效率；特斯拉拿出了250KW的V3超充方案；华为推出了600KW液冷超充技术；蔚来的换电方案更是在细分化的市场没有敌手。
车企亲自下场做基础设施建设，一方面是为了缓解自有产品的用电焦虑，同时打出与竞品车企的差异化，从而形成商业上的护城河。另一方面是想通过以自有的技术积累，在配套基础设施中打出自己的一片天地，以形成一套以自己为主导的行业标准，进而拿到行业技术标准的“定价权”。
尤其值得注意的是，蔚来推出的换电站网络建设，可实现5分钟完成换电，按照500-600公里的续航里程，已经非常接近于燃油车的加油体验。近来，也拉拢来了如吉利、长安和奇瑞等国内老牌大车企的合作，试图共同推动换电标准的建设。
然而，在2023年底蔚来正式对外发布了第四代换电站，并计划在2024年上半年投入市场，若是从2018年5月20日的蔚来首座第一代换电站算起，蔚来将用不到六年时间便将换电站更新到了第四代，也就意味着差不多每一年半就会出现一次换电站的换代。
而推动蔚来换电站的动力就是快充技术的迭代，当换电的补能效率跟不上充电的补能效率发展时，换电模式必然会被逐步“抛弃”，要想不至于被市场“淘汰”就必须对换电服务进行迭代升级。
但好在蔚来当前换电网络的体量并不是很大，截至2024年1月26日蔚来的换电站累计才2345个，即便是“淘汰”老一批换电站，至多也就几百个换电站需要升级换代。相比于全国10万座加油站犹如九牛之一毛。
而对换电模式产生最大压力的便是，以华为为代表的600KW的液冷超充。
3、超充技术的关键在材料
2023年中半年，由国家电网投资建设的一批充电桩开始走进人们的视野，红白双色搭配的桩体上硕大的600KW字样迅速吸引住了来自全网的目光。华为悄悄地对新能源汽车的基础设施建设动狠手了。
如何实现充电效率的提速，首先需要认识的是，影响充电快慢的关键是充电功率P。基础的物理学常识告诉我们功率P=U*I（即：功率=电压*电流），故而决定功率的大小是U和I。若想达到快速充电的效果，要么电压U足够地高，要么电流I足够地大，要么电压U和电流I同时足够地高和大。
小鹏的800V超充就是通过高电压实现充电功率的足够大。有意思的是800V高压的产品宣传随处可见，反倒是大电流却没人提起呢？
这就涉及一个散热问题，因为一旦电流过大，热量就容易出现堆积，充电器材就会出现发热发烫的问题。而动力电池本就有着易燃、易爆、怕高温的特性，散热问题解决不好，还容易引发失火。故而，基本看不到企业敢贸然做激进的大电流超充方案，即便是想通过提高电流实现大功率，也对大电流闭口不谈，宣传800V不但效果好，更关键是会相对安全。
业内对于超充桩的定义一般都是以350KW的额定功率线为限，超过了就算是超充桩。
以小鹏的480KW超充桩为例，在800V高压状态下，电流最高也就600A。这个额定功率就已经能做到“充电5分钟续航200公里”效果，也算是目前量产超充产品的第一梯队。
对比之下，华为的600KW液冷超充，额定电流同样为600A，额定电压却冲到了1000V，也许这就是华为为什么将超充桩交给国家电网去做了。
有使用过此相关产品的人可能会注意到，同样是高功率超充方案，华为超充桩的桩体和充电枪明显要比小鹏的要小一圈。
陶氏公司消费品解决方案汽车事业部技术服务开发工程师王鹏博士提到：“在直流快充中必须解决的两个问题：一者、充电枪头和线缆的尺寸和重量问题。因为直流快充需要通过加粗线缆直径提高电流，还要考虑到散热，故而目前很多直流快充的线缆直径都达到了48mm，枪头也很大，充电枪的总体重量都在10KG以上，普通人单手根本拿不动。二者，由于铜线线缆很粗，故而整体线缆的柔韧性较差。不但用起来笨拙，还不利于设备的维护保养。液冷散热就很好地解决了这个问题，通过一个电子泵来驱动冷却液的流动，从而带走线缆以及充电连接器发出的热量，以此达到小截面积线缆通载大电流、低温升的效果。”
这也解释了为什么同在600A的电流下，华为的液冷超充能做到体积小，重量轻，易于使用。
值得注意的是所谓的“液冷”就是一种利用液体进行散热的电缆设计。这个液体也有很多种，如水冷，即用水或水与防冻剂混合物作为冷却液；油冷，即使用特种油作为冷却介质。以及氟碳化合物冷却，无机盐溶液冷却，合成液体冷却等。
在过去的几年中，油冷电缆用于超级充电枪，具有一定的先发优势。油冷式充电系统具有散热效果优异、高功率传输等优点，能够克服发热对充电枪、充电电缆、充电桩的热损伤，从而提高直流充电电流。
目前油冷电缆的超级充电枪可以做到电流500A和600A，充电功率达到400KW和480KW，但是同时也会有热导率较低、成本较高、维护要求高、泄露风险、以及重量和体积较大等问题。最主要是存在一定的安全隐患。所以目前有不少厂家开始研究并测试水冷电缆和水冷超级充电枪。使用水或水与防冻剂的混合物作为冷却介质，具有高效的散热性能、以及成本效益，同时水是一种非污染、可再生的资源，更加环境友好。但在进行设计时，也需要考虑其导电性、腐蚀性等问题。
针对这些问题，各大厂家也在想办法解决，比如优化产品设计方案、采用一些更高性能的材料，如陶氏公司的DOWSIL™ DCF-18浸没冷却液用于油冷超级充电枪线缆中，具有出色的粘温性能、热氧化稳定性、电绝缘性能，并且无毒无害，不会滋生细菌和霉菌。作为一种安全、耐高温、不易燃的液体，可有效提高油冷体系的冷却和导热性能。而该公司的挤出式导热固体硅橡胶，又能解决水冷超级充电枪方案中的关键技术难题——冷却水管必须兼具高导热系数与高强度高韧性材料问题。
当然，在选择水冷还是油冷时，需要综合考虑产品的应用场景、成本、维护、环境因素以及安全性等。如，在需要高效散热且成本敏感的应用中，水基冷却可能更为合适；而在高电压或对电绝缘性有特殊要求的环境中，则可能更倾向于使用油基冷却。
但无论是水冷还是油冷，通过液冷给超充产品散热这是当下也是未来一段时间内提升超充效率的最优解。相比于一味地提高材料的阻燃系数的“堵”，用液冷的“疏”似乎更能从根本上去解决问题。
*文中配图来自：摄图网，基于VRF协议。
原文标题 : 抢占补能制高点，超充技术的龙虎斗
