极速充电VS换电，谁能真正给车主带来“加油式”补能体验？
发布日期：2023/4/7
近日，蔚来创始人、董事长、CEO李斌在中国电动汽车百人会论坛（2023）上表示，蔚来目前在积极布局充电桩，500kW超快充桩已开始安装。大功率充电桩时代的到来，意味着“一根烟”的功夫就能解决消费者的“充电焦虑”。
与此同时，2022年换电也迎来了发展的“春天”，在国家不断推出的政策引导下，各大企业也开启了各自的“换电模式”，换电本身所具备的能源补给时间短、及时排除电池安全隐患等优点，也让业内人士对它的前景持乐观态度。有专家预计，2025年国内换电运营合计市场空间有望达605亿元。
那么，随着极速充电技术的逐渐成熟，极速充电与换电，谁会是新能源汽车动力市场上的最后赢家？
换电很好理解，在PK两者的优劣之前，我们不妨先来了解一下极速充电是什么。
极速充电（XFC），到底有多快？
目前，对于极速充电，国内外存在不一样的表述。在美国和欧洲市场，极速充电需要满足以下标准：
能链研究院制图
美国能源部(DOE) 已确定极速充电（XFC）为实现电动汽车被广泛采用所必须克服的关键挑战，并设定了到2023年把电动汽车快充时间先缩短到15分钟以内的目标。
与此同时，欧洲充电网络（IONITY）正在积极布局350kw的充电网络，规划在2025年建成7000个充电桩，以推动XFC的发展。
在我国，因为极速充电还是一个新事物，虽然我国针对充电桩，已经有相关的标准，但极速充电现在仍没有相关标准。目前主要是按照充电的功率与时间来区分慢充、快充和超级快充。目前，国内市场上，主要是以中国电动汽车充电基础设施促进联盟的定义作为标准，其对“大功率充电”的界定有以下三点：
1、充电功率在350Kw以上；
2、充电10～15分钟（与传统燃油车的加油时间接近）；
3、以单枪方式给车载动力电池传导充电的技术。
虽然有不同的表述，但从国内外对极速充电的定义不难看出，充电时间短和大功率这两个条件，成为业界对于XFC的共识。
与普通的充电相同，极速充电的技术路线也分为两种。
第一种是，高电压快充。高电压快充技术用于除特斯拉之外的车企，技术难度不高，但是发热量较大，需要企业做好车辆动力电池的散热。经过多年的发展，高压快充技术发展日益成熟，安全性也得到大幅度提高。目前主流的充电桩电压是400V规格，部分车企通过800V高压SIC平台和480Kw的大功率超充桩，可实现充电5分钟续航200多公里的能力。
第二种是，高电流快充。根据功率P=电压U*电流I公式，充电电压和电流其中任意一项增加都能提高电动汽车的充电效率，但是根据焦耳定律Q = I2Rt，大电流快充路线会导致电气系统发热剧烈，对散热要求很高。
基于目前的情况，高压快充技术成为电动汽车实现快速充电的首要选择。
02
打开极速充电的正确姿势是什么？
不过，要想极速充电的效率实现，也需要在电池、高压架构和充电设备等方面进行配套升级。
首先是电池：实现200Kw 级快充需2C+电芯。400kW 级快充需 4C+电芯，并在电池包层面通过电芯模组串并联实现 800V 电压。对于电池高C速率充电，电池寿命以及热管理系统均有影响，另外，更高的系统电压意味着动力电池PACK串联更多单体电池，这将增加额外的监控通道，且为了满足大电流充电时的冷却需求，需要扩大车载热管理系统功率或者与充电基础设施关联协作设计冷却系统。
其次是高压架构，400Kw级快充需要800V 高压架构。目前主流的面向轻型乘用车市场的电动汽车动力系统电压等级为400V，由于充电基础设施和车辆之间的高压连接组件（如充电插头、插座、电缆等）受电流的物理限制，提升车辆充电功率的一种有效方式是提高电池电压（如800V）。
800V电池&800V动力系统
第三是，充电设备升级。从技术上说，大功率充电桩需要做诸多特殊的设计和调整，其中散热系统和密封技术是保证可靠性与安全性的关键。动辄数百千瓦的充电功率，传统的风冷已无法满足大功率充电桩的散热需求，液冷技术是可见范围内最实际的解决方案。
眼下，广汽集团内部孵化的巨湾技研在极速充电（XFC）领域处于领先水平。其研发的超快充电池以及充电设备技术优势明显。
资料来源：电动汽车产业极速充电生态联盟
据极速充电生态联盟介绍，巨湾技研的极速电池搭载在广汽埃安车型上创造了“最快电动汽车充电技术”的世界纪录，3倍率电池已搭载AION V plus车型面向市场销售，6倍率快充电池已于2021年9月30日获得整车的国家公告，并于2022年上市。
03
极速充电，从理想走到现实
与此同时，也有不少企业对于极速充电跃跃欲试，且部分已经投入了使用阶段。
3月中旬，特斯拉首批V4超充桩在荷兰投用：理想状态下最大输出功率350Kw，超充桩额定电压为1000伏，额定电流为615A。目前仅支持特斯拉车型进行充电，未来则有望开放给其他非特斯拉车型使用。
特斯拉V4超充桩
华为公司也曝光了600Kw超充桩，号称在5分钟内为电动车充电80%的电量，该充电桩的输出电压范围为200-1000V，最大输出电流为600A，最大输出功率为600Kw，可以满足不同型号的电动车充电需求。
华为超充桩
去年底，蔚来发布500Kw超快充桩，该超充桩单桩最大功率500Kw、最大电流660A，从10%充至80%，400V车型最快仅需20分钟，800V车型最快仅需12分钟。
蔚来超充桩
小鹏S4超充桩的单桩最大功率可达480Kw，最大电流达到670A，峰值充电功率400kW。
小鹏S4超充桩
与此同时，为协同发展大功率高压快充，不少车企均已推出基于800V及以上高压平台的高端车，实现快充性能，达到充电10min 续航增加200km左右。
04
极速充电与换电的赛跑
充电与换电孰优孰劣，一直是一对“欢喜冤家”，也处于跷跷板的两端。
只不过，从目前新能源汽车充电、换电的车型数量，以及充电站、换电站比例来看，充电所占的市场份额要大得多，换电只是一种特定车辆、特定场景的补能方式。
根据新能源汽车国家大数据联盟提供的数据，截至到2023年1月底，国家监管平台累计接入换电车辆29.7万辆，其中私人乘用车累计接入15.6万辆，换电重卡累计接入1.17万辆。相比，充电车辆则多得多，规模为1321.1万辆，是换电车辆的44倍。
对于充换电的优劣势，市场短期已经给出了理性的选择，充电略胜一筹。
随着350Kw、480Kw极速充电桩的出现，充电速度略慢的短板被快速补齐，以往5分钟、3分钟换电的优势被削弱。试想，一旦极速充电桩快速普及，480Kw的充电桩，按每辆车平均单次补能30度电计算，理论上充电时间=30/480*60=3.75分钟，将从过去的30分钟压缩到5分钟以内，这个充电速度已经赶上甚至超过换电站的水平。
何况，换电站的劣势一直存在的。
首先是换电站的投建、运营成本远高于充电场站成本。按照一个场站配备120Kw的10根快充桩计算，充电站建设成本大概在180万左右，但如果是满舱配备28块电池的换电站，仅是电池一项成本就高于150万，换电系统250万+，高低压施工加总在一起，总投资成本超过500万。从投建的角度对比，换电站的门槛要高得多。
来源：能链研究院
从车主使用成本来看，换电模式的单公里使用成本约0.3元/公里，充电为0.16元/公里。换电站由于涉及到充放电，所以电损为12-15%，高于充电站的8%。人工成本方面，充电站可无人值守，但换电站则需要2-3人进行维护。
而且，目前换电站只能服务于单一车辆品牌，甚至单一车型，容易造成换电站资源闲置、运营效率低下。而车企又不可能将电池包标准化，让渡利润给第三方，导致短期内无法实现换电车辆品牌、车型的统一。
所以说，一旦极速充电快速规模化并占据市场主流地位，换电站无论是从投资、运营角度，还是车主使用体验、成本方面，都处于劣势。
当然，大功率充电桩不断升级换代，换电站也不会停滞不前。
以蔚来刚发布的三代换电站为例，其换电时间较二代换电站缩短20%（一分钟左右），日服务能力提升30%，电池数量也从13块增加到21块。换电站的成本也会随着利用率的提升而下降。继蔚来、奥动新能源之后，吉利、宁德时代、协鑫能科等也进入换电市场。
尤其是以重卡为代表的车辆，由于搭载的电池容量更大，换电模式会占主导地位。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高预测，到2030年，换电重卡会占到纯电重卡的70%-80%。
但极速充电正在加速落地。近日，能链智电（NASDAQ：NAAS）宣布加入电动汽车产业极速充电联盟，共同推进极速充电行业标准的制定，通过输出充电网络建设、运营经验，解决电动汽车车主的“里程焦虑，让“ 加油式”充电体验早日到来。
据了解，电动汽车产业极速充电生态联盟已经聚合了国内主机厂商、电池企业、院校科研机构等产业链上下游实力企业，包括中国汽车动力电池产业创新联盟、中汽研新能源汽车检验中心、广州巨湾技研等，能链智电的加入，将补充该联盟在充电网络建设及运营方面的能力，加速完善极速充电生态的发展。
总体来看，充电与换电将是一场跟时间赛跑的商业较量，两种补能方式或将长期并存。但极速充电桩的普及，必然会侵蚀掉换电市场的份额。
来源：能链研究院 作者：修睿
