一个月前,比亚迪高调发布兆瓦级快充技术,并同步启动"超充网络建设计划",将建设4000多座“兆瓦闪充站”,并计划将兆瓦闪充桩的技术面向行业全面共享,这一举措正在推动整个充电网络向更高功率密度、更低度电成本的方向演进。
与此同时,比亚迪的超充战略如同投入湖面的巨石,迅速激起行业连锁反应。华为数字能源、极氪汽车也相继发布兆瓦级快充方案。当越来越多的车企与桩企加入这场兆瓦级竞赛,充电桩行业正经历从"适配车辆"到"技术引领"的角色转变,而碳化硅材料凭借其在高功率场景下的先天优势,正成为这场技术革命的关键变量。
那么,华为数字能源、极氪的兆瓦超充方案究竟会如何落实?当充电功率突破千瓦大关,碳化硅将如何体现核心价值?下文将带你一一探索。
华为、极氪:
发布兆瓦级快充方案
“行家说三代半”发现,华为数字能源发布的兆瓦级充电产品主要针对商用车领域,极氪汽车则向乘用车领域拓展:
华为数字能源
3月29日,华为公司董事、华为数字能源公司总裁侯金龙在中国电动汽车百人会论坛 上表示:“当前商用车电动化进程相对较慢,主要原因是充电慢和网络不健全。要实现对大容量电池进行快速补能,兆瓦级的超快充技术和广覆盖的兆瓦超充网络缺一不可。”
为此,华为数字能源即将在本月发布兆瓦级超充产品,其最大充电电流为2400安,最大功率达1.44兆瓦,每分钟可以补能约20度电,15分钟内即可补能350度电,补能效率提升近4倍。
接下来,华为计划在2025年内推出超过30款4C超充合作重卡车型,这些车型将率先适配新型兆瓦充电桩。此外,华为数字能源还致力于实现单枪功率3兆瓦的超充技术突破,进一步提升充电效率。
值得关注的是,针对城市/县域,华为数字能源正在加快进行“超充一张网”规划,一是针对高速公路,构建交能融合型大功率充电基础设施,服务区车位100%覆盖大功率充电;二是针对国省干道,适度超前布局兆瓦超充网络,推动重卡全面电动化,实现物流行业大规模降本减碳。
极氪汽车
无独有偶。极氪科技集团副总裁赵昱辉近日对外透露,极氪将发布全球首个 1.2MW 全液冷充电桩,以及配置 10 根 1.2MW 液冷充电桩的兆瓦极充站。
极氪科技集团 CBO 关海涛也随即发文称:“极氪科技集团二季度正式首发单枪峰值功率全球第一的 1.2MW 全液冷充电桩,引领充电行业进入单枪兆瓦级的超快充时代,该技术将在 4 月上海车展正式亮相且落地。”
此外,极氪一直坚持布局超快充网络,三年间极氪极充桩完成从360kW到600kW再到800kW的升级,据悉,目前极氪能源极充站826座,极充桩4007根,保有量行业领先。
目前来看,华为、比亚迪、极氪等企业已加入兆瓦快充领域,同时小鹏、蔚来等车企也将超充方案提升到600kW以上,这一趋势意味着行业正在加速进入兆瓦超充时代。
然而,兆瓦快充的全面商业化仍面临系统设计、设备成本、技术配套升级等挑战。而碳化硅器件凭借高耐压、低损耗特性,可显著提升能量转换效率,降低散热需求,已成为解决兆瓦快充系统难题的关键技术之一。
碳化硅助力大功率超充
4大优势推动迭代升级
众所周知,充电桩的核心部件为电源模块,约占总成本的40%-50%,其中,功率器件又占充电模块成本的30%左右。
直流充电桩依靠电源模块的并联堆叠组合来实现不同功率的充电需求,以25 kW充电桩模块为例,需要并联6个模块实现150 kW充电桩功率,而250 kW的充电桩需要并联10个25 kW功率模块。
如今,随着各大车企推进600KW级别以上的超充电桩建设,迫使电源模块向着更高电压、更高功率、更高密度三大方向快速演进,其性能要求进一步提升:
第一,电源模块最大工作电压达到800V及以上,其功率半导体耐压等级需提升至1200V以上。这要求功率器件具备更高的耐压能力,以确保在高电压环境下的稳定性和可靠性,同时对绝缘材料和封装技术也提出了更高要求。
第二,单个电源模块功率由20KW发展至60KW。功率的提升意味着模块需要处理更多的能量,这将增加热管理的难度,要求模块具备更高的散热效率和更优的热设计,以防止过热导致的性能下降或故障。
第三,充电模块功率提升至60W/in³及以上。功率密度的提升要求在有限的体积内实现更高的功率输出,这需要优化电路设计、采用更高效的功率器件和磁性元件,以确保模块的高效能和高可靠性。
结合性能要求及综合成本来看,碳化硅器件无疑是满足电源模块耐高压高温、大功率、小型化等应用需求的绝佳选择,进而有助于新能源汽车节省充电时间、终端企业实现降本:
一是碳化硅材料的击穿电场强度等性能远高于硅材料,使其能够在更高电压、更高温度下稳定工作。泰科天润曾透露,其全碳化硅充电桩在60℃时仍然可以满功率使用,最高输出功率可达到600 KW,充电效率高达96.9%。
二是碳化硅器件可在大功率应用中保持稳定输出。据安德普电源测试结果表明,碳化硅模块能够增强充电桩的稳定性,并增加了近30%的输出功率,减少损耗高达50%左右。
三是碳化硅器件有助于提高系统功率密度及能效,从而实现充电桩的小型化和集成化。以欣锐科技推出的60kW、75Kw SiC超充模块为例,其相较传统设计体积优化30%,重量优化15%,可以在原有的充电桩空间内叠放更多的电源模块。
四是碳化硅器件可助力减少综合成本。据南方电网测算,通过采用碳化硅技术,其充电场站能耗下降11%,20个桩可节省2.5万度电/年,以0.8元/度电计算,可节省2万元/年。
据此来看,碳化硅器件凭借其材料特性与系统级优势,成为突破直流快充桩技术瓶颈的关键路径,叠加产能释放与工艺优化带来的成本下探,碳化硅器件在提升充电效率、设备寿命及功率密度的同时,将推动超充桩向高压化、紧凑化、经济化加速迭代。
事实上,无论是车企还是充电模块企业,都在向高电压、大功率超充电桩布局,而碳化硅器件的渗透率也在逐步提高。然而,当前碳化硅技术导入还面临器件成本压力大、技术门槛高、可靠性验证登问题,需要行业联合攻坚解决。
值此关键时刻,聚焦碳化硅终端应用突破,“行家说三代半”将举办“2025年电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会”,通过打造3场专题论坛和1场专场展览,为碳化硅产业链提供一个深度对话与分享的平台。
本届大会将于2025年5月15日在上海举办,现已开放报名渠道,因会议名额有限,先到先得,欢迎各位行家扫码报名参会,期待与你在上海相会!
本文发自【行家说三代半】,专注第三代半导体(碳化硅和氮化镓)行业观察。