小鹏汽车破世界记录：全球充电最快的量产电动车

作者：CHIP邢

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SiC上车提速！

从小鹏汽车官网获悉，9月21日小鹏汽车旗舰G9将举办新车上市线上发布会。其主打卖点是：800V超快充，SiC（碳化硅），让充电续航无忧。超快充的市场卖点后面是技术的支撑。

9月21日，小鹏汽车旗舰G9将举办上市线上发布会。图源：网易汽车

令业界关注的是，小鹏G9所搭载的XPower 3.0是国内首款基于800V+SiC高压快充平台的量产车型，配备小鹏自建的S4超快充桩，可以实现充电5分钟续航200公里，又创了一项世界纪录，被业界称为是目前全球充电最快的量产电动车型。

如果说三年前特斯拉打响了SiC“上车”的第一枪，那么三年来，国内新能源汽车+SiC芯片玩家们，都在暗自发力。

与互联网应用市场的领跑先发优势不同，SiC器件上车领域的特征是：不鸣则已一鸣惊人。换句话说，在这个赛道上，先跑的不一定取胜，后来者居上很正常。因为SiC上车提速太快了！

通用汽车EV1与特斯拉Roadster。图源：知乎

笔者选取了通用、特斯拉两家全球代表性电动汽车厂商，从全球电动汽车市场再次复活的1996年至今26年的发展历程，以车载电池电压为指标，考量了车载电源电压升级简史，与小鹏汽车对比来看：

➢1996年，被特斯拉创始人马斯克称为“电动汽车鼻祖”的通用EV1车型，其电池电压是156V-260V，续航112公里，2012年特斯拉上市的 Model S，续航达637公里，电压也不过是402V。

➢从1996年到2022年的26年间，纯电动车的车载电源电压一直在200-400V区间徘徊，续航实际上在200-600公里之间徘徊，也因此，新能源车主们在充电和续航的困境中徘徊。

➢2014年成立的小鹏汽车，以“互联网汽车”概念入场吸足了年轻人的眼球，以“跨界造车”的用户思维切入造车赛道，呈现出十足的中国造车新势力年轻范儿，后发优势相当明显，2016年9月发布首款BETA车型，续航300公里，一手巨额融资，一手不断造车，两手都很硬。

小鹏汽车的首款BETA车型。图源：必应

➢2018年12月，G3上市，续航365公里，2020年P7上市，直到2021年9月上市的P5车型，同业界一样也是在400V平台上造车。然而到2022年9月不一样了。带着800V+SiC新贵、新奇、新特基因的G9旗舰纯电动汽车量产上市，而这个分水岭的创造，从公司成立的2014年到2022年，不过仅仅用了8年！SiC上车提速的世界纪录，属于小鹏汽车。

客观而言，可以称为“小鹏汽车速度”。

小鹏汽车Logo。图源：华夏EV

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800V缘何而来? 400V的焦虑

小鹏G9量产上市，标志着新能源汽车驶入800V高压快充时代。

800V缘何而来？来自于车载电源电压一直在200-400V区间徘徊的瓶径，来自于续航实际上在200-600公里之间徘徊的技术难题，也来自于新能源车主们在充电和续航的困境中数十年来的焦虑。

400V平台的瓶径在何处？由此导致的新能源车主们的充电和续航焦虑原因何在？

燃油车与电动汽车的区别。图源：新出行

与燃油车比较，大部分新能源汽车续航里程实际上低于600公里，续航和充电是两大短板。那么汽车主机厂商的解决方案有两个：一是提升车载电量、二是提高补能效率。

提升车载电量能够缓解续航问题，但是综合成本不划算，一来因为电池是新能源车价值和载重双双最大的部件，电池成本增加占比高，电量提升会导致边际成本和整车重量增加，购车成本与整车功耗也将随之增加。二来边际效益递减。

提高补能效率也有两类方式，一类是换电。这个业界分析难度较大，大部分厂商弃选。第二类是快充方式。

换电的优势与劣势。图源：东方财富网

其中快充方式又有两种，一种是大电流超充，以特斯拉、极氪为代表。一种是高压快充，国内以比亚迪、小鹏汽车、吉利为代表。快充的技术核心在于提高充电功率，提升电流方案以Tesla为代表，使用250KW的Tesla超充桩，在400V平台下最大电流可达到600A以上，实现充电5分钟行驶120km。

但根据焦耳定律，提高电流的同时也会加大整车散热成本。这也就是经常见诸新闻的某某品牌新能源车又又又起火了一类消息的原因。

国外大功率充电进展。图源：知乎

但是，目前电动汽车的电力电子系统中，电路半导体器件主要是硅基器件的天下，受制于目前汽车逆变器中硅基IGBT模块的耐压能力，电池组电压只能被限制在400V左右的峰值。同理，第三方充电桩电流被限制在250A，充电最大功率100kW左右，充电5分钟续航只能增加50-60公里。

如果充电电压超过400V达到800V架构，提高电流会导致连接器、电缆、电池、母线排等发热，硅基 IGBT 普遍承受不了超过400V的电压。何以解忧？惟有SiC。

800V平台背后，SiC价值凸显

小鹏汽车新发布的G9就是基于800V高压SiC平台的量产车型。当电压升到800V要实现更大充电功率时，硅基MOSFET和IGBT就暴露出短板，其在转换效率，开关频率，工作温度等多方面都将受限。

SiC（碳化硅）材料的特性。图源：搜狐

而SiC（碳化硅）材料由于具有禁带宽度大（是Si的3倍）、热导率高（是Si的3.3倍、GaAs的10倍）、电子饱和迁移速率高（是Si的2.5倍）和击穿电场高（是Si的10倍、GaAs的5倍）等物理性质，可充分满足整车800V高压快充时的耐高压、耐高温、高频等需求，器件能耗损失要显著低于硅基IGBT，此外还可以为电驱系统提高2%-3%的效率。

不仅如此，SiC 还具有体积小、功率密度大等优势，与硅器件相比，采用SiC器件其体积可减少60%，可以助力电动汽车减小模块体积重量、提升续航能力。在800V架构下，薄膜电容ASP的用量将会提升20%，也将会成为高压平台下受益的元器件。

保时捷 Taycan 棚拍影像。图源：保时捷官网

2019年，保时捷发布了全球首款量产800V车型Taycan，成为高压快充的先驱。保时捷的实践证明，采用Hitachi 800V主驱逆变器IGBT模块，已将最大充电功率提升至350KW，充电4分钟可以续航100公里，约20分钟内可以充至80%。

此前8月15日召开的小鹏汽车超级补能发布会上宣布，小鹏汽车G9采用800V高压SiC平台，使用旗下S4超快充桩，相比400V平台续航提升了5%，可实现超充5分钟、续航超过200公里的能力。

小鹏S4与T品牌（特斯拉）和P品牌（保时捷）的参数相比。图源：搜狐

无论是充电功率还是充电速度等，S4超快充桩都超过了特斯拉的V3充电桩和保时捷的Turbo充电桩。同时，相比于提升电流，高电压带来较低电流，可以减少线缆功率损耗以及电池过热问题，能更好地保持功率。不仅如此，还能减轻重量，因为减小的线缆尺寸仅需更少的铜，从而减少了所需的空间、重量和此前由昂贵的铜线缆和连接器带来的成本。

从400V平台升级为800V平台，不仅成为大部分主机厂商的共识和主选。而且正如小鹏汽车宣称的，可以想像，炎热夏季里，购买一只雪糕的功夫，就可以续航200公里，基本上可以媲美燃油车的加油体验了，此举大大缓解了车主充电的等待焦虑。

SiC，推动材料变革，翘起产业升级

目前包括小鹏汽车在内的电动主机厂商采用的800V充电模块，都是将原有的硅基件Si-IGBT变成耐热性更好、体积更小、损耗更低的碳化硅SiC基件。

Sic器件市场呈逐步增长趋势。图源：必应

长期以来，SiC价格高居难下，大约是Si的3-5倍，以及技术难题的困解，这也是造成SiC上车难的两大障碍。但是随着技术提升和材料成本不断下降的趋势越来越明显，整车综合成本逐步下降还是为“拒绝争论和犹豫”勇为打破僵局的厂商能够接受的。高压快充的提速上车，对车企的架构设计、生产能力都提出了更高的要求，电控、连接器、电容等器件全部要配套。

这既对中外车企来说是“牵一发而动全身”的脱胎换骨式升级大挑战，又对全球新能源汽车产业来说是一笔难得的商业机遇，加之国产替代的时代背景下，小鹏汽车的引领，谁又否认不是一次弯道超车的商机呢。

小鹏汽车G9之后，据部分公开信息，先后还有国内比亚迪、蔚来、理想、吉利汽车、极狐、广汽埃安、长城汽车，国外现代汽车、大众、通用等发布搭载800V高电压平台的车型，全球新能源汽车发展的新风口逐渐形成。

各大车企的基于800V高压技术新车研发。图源：网易

800V高压平台已经被认为是SiC的最新应用场景之一，800V+SiC市场属于新兴市场，其发展速度取决于全球产业链的布局。笔者据公开资料稍作统计汇总，全球大厂如英飞凌、ST、Wolfspeed、罗姆等功率器件Tier1厂商纷纷与新能源汽车厂商展开深入合作，以推进800V SiC架构“上车”进程。

国内上市公司斯达半导、中国中车、三安光电、华润微电子，派恩杰、瞻芯电子、积塔半导体、臻驱科技、芯聚能半导体等创业企业及其VCPE等投资机构纷纷下注车规级SiC。

800V+SiC充电的背后，是一场从硬件到软件的第三代半导体材料变革的激流涌动，也是一个“阿基米德支点”，翘起新能源汽车市场上的产业升级进程。

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