充电桩高压快充发展趋势

一、为什么要升级充电电压

1、新能源发展的困境

随着电动汽车加快发展，用户对电动汽车接受度不断提高，充电问题是影响电动车普及的重要因素，用户快速补能的需求强烈，例如节假日经常会遇到，高速充电1小时，排队4小时。电动车充电慢、充电不便问题凸显。目前电动汽车平均充电时长在1小时以上，用户需要像加油一样方便，5分钟快速充电，

充电难、充电不便是主要制约新能源发展因素

2、充电场景

（1）停充复合型

兼具停放和充电功能，对充电功率要求比较低，结合各种车型的停车时长和使用特性，大部分可以采用慢充或者中途充电，一般家庭使用

（2）即充即走型

有充电功能，无停放功能，对充电的便利性和速度有直接的要求，一般充电时间短，充电桩使用率高，一般公场合比较多，

3、升级高电压平台主要优势

第一，可以突破大电流的限制，实现更高的充电功率。继续提升充电电流，将给充电线缆及系统散热提出巨大的挑战，提高电压平台，为充电功率的进一步提升打开了向上空间；

第二，提高电压平台可以提高电动车系统运行的效率，提升续航里程。提高电压平台，在相同的运行功率下，可以减小车内高压线束、电动机等高压用电设备中通过的电流，进而降低铜损提高运行效率，体现在用户端，能耗水平大幅优化，续航更久更实。

二、高压平台发展情况

1、电动汽车高压化发展

电动车根据带电量不同选择不同的电压等级。一般小型代步车的电压为 48V、60V 和 72V；乘用车的电压范围大约为 250~450V；大巴车、公交车等由于带 电量高，其基本电压为 450~700V。在未来，随着对续航里程、充电速度要求的提高， 电动车电压有望升至 800V~1000V。

2、电动汽车高压化方案

电动汽车升级 800V 架构包括整车升级 800V 电压平台和部分升级 800V 电压平台的技术过渡方案，根据电动汽车各模块中升级至 800V 比例，通常可以将升级方案分为以下 5 种方案：

（1）动力电池、电动汽车充电系统和其他高压模块均采用 400V 架构，通过 800V-400V DC/DC 将 800V 直流电转化为 400V 直流电，为动力电池充电。

（2）电动汽车充电系统 800V，动力电池和其他高压模块采用 400V 架构。 

（3）动力电池和电动汽车充电系统 800V，其他高压模块采用 400V 架构。充电插座的 800V 直流电经 800V 充电系统直接为 800V 动力电池充电，动力电池输出的 800V 直流电通过 800V400VDC/DC 转化为 400V 直流电，为其他高压模块供电。 

（4）动力电池、电动汽车充电系统、电驱动系统 800V，其他高压模块如空调等采用 400V 架构。充电插座的 800V直流电经 800V充电系统直接为 800V动力电池充电，动力电池输出的 800V 直流电直接为 800V 驱动系统供电，或通过 800V-400VDC/DC 转化为 400V 直流电，为空调等其 他高压模块供电。 

（5）动力电池、电动汽车充电系统和其他高压模块均采用 800V 架构

3、电动汽车高压化参数指标

（1）充电电压平台高压化

电动汽车电压平台由350V逐步向450V，750V演进，950V电压平台逐渐被车企提上日程。

受限IGBT耐压等级限制，750V电压已经是当前硅基功率器件的耐压上限，要想提升充电功率，只能提升充电电流，从普通的350V/125A向750V\500A发展，实现3C-4C的快充。但是通过提升电流的方式会带来充电部件体积和重量的增加，影响用户操作的便利性，同样带来散热问题，产生安全隐患。

随着SIC功率器件的成熟，高耐压、低损耗、高功率的特性.1000V的充电系统成为可能，950V/500A的高压快充对比750V/500A，功率可以达到480KW,实现5分钟左右的快速补能。

（2）充电电池大容量化

为了解决用户的使用续航焦虑，主要车企推出的A级车和B级车电池容量普遍大于60kwh,续航里程可以达到400-500km,如果匹配100kwh,续航里程可以达到600-700km

（3）充电倍率不断增加

为匹配用户快速补电需求，各汽车厂商推出800V平台的4C充电倍率，快速充电达到，充电10分钟续航增加200km,.也有厂商推出6C超级快充系统，最大充电电流大于500A，只需要8分钟即可完成0-80%的SOC充电。

三、充电桩高压化发展

1、充电模块

本部分内容可以参考《充电桩--充电模块介绍和市场发展状况》

目前我国市场主流充电模块已经发展了三代，从一开始 2016 年以前的 7.5kW 到目前普遍的第二代 15/20kW，2020 年开始普及的第三代 30/40kW 模块目前正在逐渐成为市场主流。2023年开始推出的50KW/60KW/75KW.以及行业正在研发的120KW/250KW超大功率的充电模块

2、充电桩高压化发展

（1）全液冷1000V充电桩各企业纷纷布局

液冷系统包括液冷电缆、液冷充电枪、冷却液、液冷水泵。液冷管路的排布需要在电缆和充电枪之间设置一个专门的循环通道，在通道内加入冷 却液，通过动力泵推动液体循环把热量带出，起到散热作用。液冷散热的难点主要在于冷却液和 电缆的密封。充电桩安装和使用的环境可能会面临极端天气、恶劣环境等因素，若因线缆密封性较差导致管路发生泄露，就容易导致冷却系统失效从而导致事故发生。所以使用的液冷电缆对耐高温、耐腐蚀、抗爆破、耐气候、耐低温的性能要求较高。

当前行业纷纷布局全液冷直流母线架构的超充系统，很好的解决了风冷充电桩的高故障、效率低、噪声大等问题

（2）柔性充电，智能化功率分配

基于充电堆的充电方式。将电动汽车充电站全部充电模块集中在一起，通过功率切换单元，按电动汽车实际需要充电功率，对充电模块进行动态分配，并可集成站级监控系统，对充电设备、配电设备、辅助设备进行集中控制，可为多辆电动汽车同时充电的充电技术。实现对不同电压，不同电量、不同电流的电动车同时充电，智能化分配。

3、充电桩高压快充的优势

（1）提升用户体验和接受度

高压架构能够实现5-10分钟快充，解决充电慢的难题，用户的充电体验接近加油体验，高压平台具有较高的效率，增加续航里程，缓解用户续航焦虑，提升用户接受度。

（2）提升产品的竞争力

高电压平台带来的充电快、效率高具有较高的引领作用，提升产品的核心竞争力。

（3）提升充电桩投资收益率

高压快充在同等的时间内可以服务更多的用户，摊薄使用成本，提升运营商的投入产出比

（4）提高土地使用率

减少公共桩整体土地占用，提升服务能力，在满足社会车辆补电需求的前提下，减少充电桩的新建数量，减低占地需求。

4、高电压平台带来的挑战

（1）大功率快充带来散热安全问题

大功率快充会带来发热量的大幅增加，大电流对热管理及线束等提出了更高的要求,超充的峰值功率仅在充电前半段

（2）技术快速迭代，提升全生命周期防护

电压高产生的析鲤现象将引发电池容量衰减甚至导致安全事故的发生。对于电池而言，调整电芯串并联的数量即可对电压进行调整，但主要的难点在于如何保证电池在高电压、大电流情况下的安全性和使用寿命。

（3）标准提升，材料、器件、认证要求严苛

高压拉弧：与450V系统相比没在750V/950V电压下，电弧在空气中最大拉弧长度将变长，拉弧的能量也更高，因此高电压平台必须有更可靠的灭弧，尤其在开关过程种，对熔断器、继电器要求比较严苛。

以熔断器为例

高压熔断器是电路过电流保护器件，防止电气设备因过载造成损坏。超负载情况下，电流热效应熔断熔体产生电弧，熔断器通过熄灭电弧切断并保护电路。熔断器主要由熔体、灭弧介质、绝缘管壳、M 效应点、接触端子等构成，一般为应用电压 60V-1000V 的电力熔断器，在空调压缩机、 驱动电机等许多模块中均有应用

800V 电压平台对于熔断器的绝缘、耐压、灭弧等方面的技术要求更高。此外在 800V 平台中，熔断器需要允许较大幅值的冲击电流瞬时通过，又需要在出现小倍数持续过载故障电流时快速切断，需要更加智能的熔断机制

爬电距离：1000V的电压平台提升了爬电距离，需要增加部件之间的电气间距和爬电距离，需要使用性能更高的绝缘材料，增加绝缘耐压防护设计来提高系统的绝缘耐压等级。

干扰大：对于800V-1000V的高压平台，系统的干扰倍数级增大，需要行业通过创新技术方案和先进的EMC测试平台保证系统的稳定性