電動車自燃 你別上來就怪電池
劉師傅是一名北京電動計程車司機。他的車冬季得一天三充，夏天得充兩回電。為此，他的後備箱里常備著一套摺疊桌椅，以便在每次去充電的時候，去一個遠離充電樁的地方待一會兒。
「看新聞說，我們這款車老出事兒，還都是在充電的時候炸的。怕了，躲遠點。」劉師傅說道。
這並不是劉師傅多慮。據國家應急管理部消防救援局的最新數據顯示，2022年第一季度，中國接報的新能源汽車火災共計有640起，同比上升32%。平均下來，中國每天發生超過7例的新能源汽車火災。
與燃油車經常在行駛中起火不同，純電動車與充電相關的自燃情況較為常見。我們在新聞里也總能看到，在充電站燒得火花四濺的電動車。究其本質，目前大部分充電樁，都在通過提高電流來實現大功率充電。
但電流越大，電纜發熱量也越大。這對工作溫度極為敏感的電池來說，是一個極為危險的因素。
一個有意思的現象是，大家並不在乎是什麼原因導致的車輛自燃，只會怪罪車企的電池技術不成熟和不安全。事實上，解決自燃問題，並非只靠改進動力電池就萬事大吉。高壓平台和大功率快充技術的同步發展，才能儘快根治電動車自燃的「老毛病」。
有一個誤區是，造電動車只要做好電池就行了。
對消費者來說，續航當然是越多越好。於是，車企們就開啟了續航里程「內卷」，導致新推出的電動車續航參數越堆越高。在進入工信部名錄的新車中，2019年有6款續航里程超過600公里，而到2021年就有了58款。
截止虎嗅發稿，2022年的前四批名單里，就已經有37款新車續航里程超過600公里。
當續航里程變長了之後，消費者又發現充電太慢了。以2020年熱銷的部分純電動車型為例，其直流快充的理論平均充電倍率約為1C（即1小時可充滿100%SOC），完成30%-80%SOC需30min，NEDC續航里程約為227km。如果出現低溫、電量過低、分流等情況時，充電時間甚至要到2個小時。
這也就是為什麼，高速充電站逢年過節就會出現「排長隊」乃至「打架搶位」的情況。這並不是因為電動車續航不夠，而是因為充電太慢，致使每輛車佔用充電槍的時間過長，「翻台率低」。
因此，一部分車企開始琢磨加大充電功率以實現快速充電。根據初中物理學過的功率、電壓、電流關係公式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電壓的條件下達到250kW的峰值充電功率，15分鐘可補充Model 3約250公里續航所需電量。但充電電流的加大，意味著更多的發熱量、更粗更重的線束等等，這對車輛和充電樁都是挑戰。
就拿散發的熱量來說，根據焦耳定律Q=I?·R·t，當通電時間與電阻不變時，熱量與電流的二次方成正比。所以，大電流快充勢必會在充電過程中產生巨大的熱量。這既考驗車輛的熱管理系統，也對充電樁的運營商和製造商也是不小的難題。
因此，目前也只有在橫向和垂直兩個方向高度整合的特斯拉，才把這條路走通。
再說線束，也是極大的問題。對於電動車來說，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很大，這就會導致線束剛度強且難以彎曲。這不僅在車內難以布局，而且可能在碰撞後刺入駕駛艙，增加安全風險。
更要命的是，大功率充電樁的充電槍和線纜通常又重又粗，對力氣比較小的女車主非常不友好。值得關注的是，特斯拉V3超充樁峰值工作電流超過600A，但它採用了採用液冷散熱設計，減輕了充電線的橫截面積和重量。
然而，並不是每家號稱能實現「快充」的車企，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，當充電樁輸出鋰電池難以承受的大電流時，在電池內部過快流動的鋰離子會在負極表面形成像樹枝一樣的枝晶。這些枝晶像針尖一樣又細又硬，一旦生長到一定長度，就會戳破隔膜誘發內短路，從而發熱引發自燃。
枝晶穿透現象
第二種流派，是相對來說更安全的高壓快充。
以保時捷為例，該公司將電壓平台從400V提高至800V後，實現300kW充電功率，可以在22.5分鐘內把Taycan Turbo S容量93.4kWh的動力電池從5%充至80%，提供300公里的續航能力。同時，保時捷高壓線束的截面積僅為400V架構下的二分之一，線束減重4kg。
根據焦耳定律可知，熱量只跟電流、通電時間、電阻有關。而當電壓翻倍之後，理論上電流即便是減半，仍可以達到同樣的功率。這也就意味著，快充時所產生的熱量大大減小，從而不會對嬌貴的
動力電池帶來過熱、不穩定等安全隱患。
在保證安全的基礎上，高壓快充的效率提升空間也會更大一些。作為對比，400V平台的充電功率到了200kW時就接近系統設計的極限，而800V高壓系統可以將極限突破到400kW。
理論上來說，一台電池容量為100kWh的純電動汽車，從20%充電到80%，僅需9分鐘，基本等於傳統燃油車加油的時間，完全消除充電時間焦慮。
雖然優點頗多，但目前能把高壓平台大規模量產的還只有保時捷Taycan一款車。最接近大規模量產的，可能就是搭配華為高壓三電平台、支援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，現代Ioniq5也支援800V高壓平台，或於今年引入中國投產。還有，今年8月即將發布的小鵬G9，基於800V高壓平台，可以實現充電5分鐘、續航200公里。
與光學雷達、固態電池等前沿技術類似，高壓平台也面臨著「雷聲大雨點小」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平台切換為800V平台架構，需要對電氣系統零部件重新驗證，尤其是功率器件的要求更高。目前市面上幾乎所有的車型上，車規級的功率半導體都是硅基IGBT。但如果要推800V以上高壓平台，那就必須切換為碳化硅材料，原因有以下幾個。
第一，碳化硅的耐高壓能力更強。
在450V直流母線電壓下，IGBT模組承受的最大電壓為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耐壓的車規級IGBT，但因為成本較高並未實現規模化應用。相比之下，碳化硅器件天然就耐壓高。目前，碳化硅MOSFET目前量產產品的耐壓可達3300V。
第二，碳化硅的能量損耗更低。
碳化硅在導通損耗、開關損耗表現方面優於 IGBT。在400V母線電壓下，應用1200V碳化硅模組的整車損耗較750V的IGBT降低6.9%；若電壓升至800V，整車損耗將進一步降低7.6%。最終，碳化硅上車以後的效果不僅是充電快，而且能耗也會相應降低，反過來提升續航里程。
第三，是抗高溫。
在高電壓快充方案下，儘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。這導致系統發熱量增加，對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超175℃高溫的正常工作，降低了對熱管理系統的要求，提升了可靠性和安全性。
相比傳統的硅基材料，碳化硅材料的高壓性能極為突出，但初期成本較高。
因為大三電（電池、電機、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，整個產業鏈也要隨之調整。
從400V平台升至800V平台，其中部件成本是原來的2-3倍，系統總成本增加10%-20%。但考慮到當下動力電池的原材料價格上漲迅猛，堆電池容量的方法難以維繫。那麼在這種情況下，同樣是增加成本，把錢花在高壓平台上的收益顯然是更大的。
碳化硅雖好，但產業鏈的話語權仍不在我們手裡。
目前，全球碳化硅產業格局呈現了美國、歐洲、日本三足鼎立的態勢。美國仍然獨大，佔據全球碳化硅產量的70%-80%，代表公司是科銳；歐洲擁有完整的碳化硅襯底、外延、器件以及應用產業鏈，代表公司是英飛凌、意法半導體等；日本則在設備和模組開發方面處於領先，以羅姆半導體、三菱電機、富士電機為代表。
這些巨頭們，都在不斷通過擴大產能、合作結盟或兼收併購等方式在碳化硅市場跑馬圈地、加速布局。相比之下，中國的碳化硅產業稍顯貧弱，在技術領先度、市場份額佔比等方面都較為落後。
即便是材料的難關攻克了，高壓快充仍需要面臨基建的現實問題。
因為，目前市面上幾乎所有的充電樁，都不能適配800V高壓平台。這也就意味著，你買了一台800V架構的電動車，但實際充電速度達不到宣傳預期。
保時捷Taycan的各個電壓系統部分
以保時捷為例，Taycan上額外搭載一台直流車載充電機，首先將400V充電樁輸出的充電電壓升壓至800V後，再對電池進行充電。類似的方式，還比亞迪在e平台 3.0上，引入了首創的「利用電機電控的電路拓撲泵升充電樁電壓」的思路。通過這種方式，來實現充電5分鐘，最大續航150公里。
當然，這種利用車載部件支援800V，即電驅升壓兼容400V直流樁的方案，在當下公共充電資源緊張的階段，未嘗不是一種解決續航里程焦慮的好辦法。但未來，想要真正發揮800V平台的全部實力，自建超級高壓充電樁就是必然的選擇。
但是，車企絕對不能寄希望於國家電網去幫你建樁。因為以現階段的目標來看，國家的目標是普及充電網路，而不是向上探索。連最基本的覆蓋率和車樁比數據都沒達標，談何充電速度呢？所以，高壓快充這事，只有車企自己來干——自主研發高壓平台，自主建高壓充電樁，才是唯一的出路。
以後，如果你要買純電動車，一定要多考慮這個問題——「該品牌是否有自建充電網路？」
