作者介绍：

朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，目前从事新能源汽车电子化工作，10年以上的新能源汽车专业从业经验，在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践，著有《汽车电子硬件设计》，开设《汽车电子设计》公众号。

中国的电动汽车发展催生出在产业层面的繁荣景象， 而充电设施领域的快速扩张与升级也是其中重要一环。截至2019年7月，中国已经建成了全球最大的公共充电网络—— 一共铺设了44.66万根充电桩，其中交流电桩25.95万根，直流电桩18.65万根。

以直流充电桩为例，实现“地区上万”这样规模的省份/直辖市有好几个，如下图1所示。

图1 直流充电桩布局上万的省份/直辖市

但是对于下一步推进电动汽车发展来说，两大主要因素——里程焦虑和充电焦虑，矛盾是比较深刻的。随着补贴政策鼓励续航里程和动力电池技术的突破，电动汽车续航里程逐渐提高。如下图所示，2019年7月国内的汽车企业新能源乘用车的续航格局，已经形成了分化：

● 2019年上半年还是续航400公里为主导，已经有续航500公里的车型逐步进入市场；

● 原本续航300-400公里的车型，由于补贴退坡可能往更加经济实惠的250-300公里续航这个区段去配置。

图2 2019年7月份新能源车产量及续航分层

因此对于目前的电动汽车而言，分层的结构会形成两类车——面向长距离续航和面向经济实用的车型。前一类通过安装60kWh以上的电池，基本上已经解决了电动汽车的里程焦虑 。与此同时，这类车型的充电反而变成了一个核心的技术问题，甚至成为中外新一轮技术竞争的焦点问题。

在这方面快充功率的迭代和发展，是接下来电动汽车差异化的重要分界点：

 快充功率的提升使得电动汽车快充与燃油车的加油体验基本一致：国内电动乘用车用的直流快充桩充电功率为60kW左右，实际充电时间10-80%在常温下为40分钟，在温度比较低的时候普遍大于1小时，消费者对于充电的时间需求是期望和加油一样（10-20分钟），而且目前消费者目视能看到的快充功率补电的速度，可以直接对应折算成每分钟车辆增加了多少的里程，高功率的充电是直接有助于打消客户的充电顾虑，增加车主对于这台车的特性的信心的。

l 高功率快充有助于提高充电基础设施运营的盈利能力：在目前快充桩服务场景里面，出现了大量高频使用的点，使得目前60kW的充电桩服务能力有限制，这个可以折算为有效的周转次数，目前充电桩的极限服务能力是10辆车/一天，而高功率的150kW的直流大功率快充桩，周转次数能提升3倍，消费者也会选择更高的充电功率段以节约时间，进一步提高周转率。盈利能力方面，主要依靠充电，如果考虑服务费0.8元/kWh为例，普通的60kW充电桩1小时理论上所赚取的充电服务费为40×0.8元=32元，而150kW充电桩1小时理论上所能赚取的充电服务费为50×0.8元×2=80元（30分钟充50kWh，一小时可以充2台车）。对于在热点地区的充电基础设施运营，是有直接的帮助的。

1）充电的标准和技术挑战

基于快充，国内外车企和充电桩企业建立了Charin的组织，在电动汽车快充的路径上不断去做标准，而宝马、戴姆勒、福特、奥迪以及保时捷5家车企通过联合投资将会打造一个350kW的快速充电网络，特斯拉进一步升级它的Supercharger，在第三代的充电功率往250kW来设计。从充电接口标准来看，中国在演化路径上GB/T的充电接口标准（原有GB/T 20234.3-2015中规定额定电流最大为250A），在电压、电流两项指标上，都通过一个系统性的升级来切换到面向高功率设计。

图3 在标准演化层面，国标会有一个很大的切换

从技术上来说，这里涉及几个方面的问题：

l 连接接口：目前的充电连接接口标准往前推进是有一些阻力的，特别是由于接口与原有的不一样设计思路，使得需要有完善的充电接口兼容设备（充电转换接口）才能达到很好的新老交替，目前在这个点上，这个标准的出台时机是非常关键的。

l 对车辆和动力电池的要求：车辆层面，在400V和800V条件下能达到的两个不同的充电功率，需要车企对各高压零部件的绝缘、耐压等级，铜排的载流、耐高温能力设计等进行调整。对于电芯来说充电倍率要求3C和4C，整个电芯层面的设计取向需要从成本降低的角度考虑，这方面的需求相对比较窄。而且对于电池系统里面的电气设计和电池热管理都提出了要求——在高功率快充条件下需要冷却的部件会增加，包括充电接口和充电线缆，甚至是电池系统内的电连接散热都需要进一步考虑，此外电池系统的低温加热也有新的要求。

图4 充电功率的电压平台选择

l 对电网和充电桩的要求：大功率充电站是根据用户充电时间与地点的选择，更大程度上取决于行驶的需要，呈现出离散的特点，也会对功率负荷要求呈现较为明显的随机性、间歇性特点；特别是可能在极端需求下，如在夏季电力供应紧张时期，在区域特性上出现局部过负荷问题，这对于建超级快充桩和相应的快充站，影响是最为直接的。相对而言从充电桩来看，倒是小问题了。大功率直流充电需要从电压和电流两个方面来提升，电压首先要覆盖更宽的范围，从250-1000V的宽电压考虑，功率元器件的耐压、绝缘等方面，都需要在原有的设计上调整；电流需要从250A提升到500A，大部分的电气连接需要采取冷却措施。更重要的是整个安全和温度的管理，由于这个功率对于充电过程中任何电连接点的温度都需要不超120℃。

2）充电运营的考虑

充电基础设施从2012年开始从政策层面支持，目前中国的政策体系已渐趋完善，涵盖规划、建设运营奖励补贴、充电电价电费、土地等多个环节。2019年把地补取消以后，陆续出台多项强有力的政策扶持充电基础设施行业发展。

据充电联盟统计，7 月充电电量约 4.43 亿 kWh，较上月增加 3.7 千万kWh，同比增长 104.1%，环比增长 9.0%。全国充电电量主要集中在广东、江苏、陕西等省份，电量流向主要以公交车为主，电动乘用车占比同样较高，环卫物流车、出租车等其他类型车辆占比较小。实际上，目前公共桩中80%以上的充电量由运营车辆贡献，公交车、城际大巴等运营车辆充电需求有保障且比较固定，对应的大功率充电设备（双充2*60kW=120kw）利用率接近10%。以上海市为例，2018 年充电量中 74.4%流向了公交专用充电桩，公交专用充电桩2018年使用率为 9.48%，相比而言物流专用、小区专用、单位专用等场景的利用率远不到盈亏平衡点。

图5 2018年和2019年7月的分省份充电热力图

所以从整体来看，电动乘用车的快充发展，有以下的几个路径：

1） 首先是要搭公交和运营车辆的“便车”。由于本身大巴车的电压比较高，如果首先采用高电压的充电和高功率新的充电接口，充电运营商在产品完善的条件下逐步采用，这样“种子用户”也就有了。从商用车先行，然后更新高功率快充的充电设施。

图6 在原有专用桩的区域采用集中式的Load Center替代可以在充电设施段逐步上量

备注：目前采用60kW双枪的充电方式，也是一种妥协，如果直接升级可能效果更好，但这里如何往前兼容是最困难的，如果以现有电桩的模式下，在以后形成基础设施段的完善是很难关键的。

1） 车企也需要通过大的运营商一起来共建超级快充站。目前车企与充电运营商的合作，主要采取的策略还是预约资源给自己的用户，极少数类似特斯拉自建部分网络，但是往高功率方向走，不管是400V 500A还是800V 300A，都需要在运营商的支持下在需求集中的点，集中升级高功率的充电桩。实际上，以后高功率电桩的使用率和受欢迎程度，是肯定要超过50kW一大截的，这需要第一批能支持150kW的车辆进入中国（特斯拉的专有接口不算），形成差异化。运营层面的效率会打破部分固有运营商的形态，因为单个快充站的回本时间就会比之前快很多，这会改变之前投资充电桩主要是为了跑马圈地的诉求，把充电基础设施的投资策略往实际的商业利益来靠。

图7 充电运营商的充电桩数量

小结：

高功率充电，目前来看是从60kW往80kW、120kW和150kW这样的功率等级逐步前行的，2-3年内由于没有直接的诉求，在中国还会是一个瓶颈，想要突破这个瓶颈，是从新的充电接口标准颁布，到现有的充电设施逐步改造，然后形成整体的充电设施收益率改进逐步完成的。这种更迭可能是个逐步加速的过程，特别是新的电动汽车平台都是以原有充电功率翻倍的需求来设计的。