800V架構(gòu)下，給充電樁帶來(lái)了哪些“改變”？

在800V高壓下，快充技術(shù)是解決電動(dòng)汽車(chē)充電瓶頸的關(guān)鍵途徑之一。它對(duì)于提升電動(dòng)汽車(chē)的整體競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)新能源汽車(chē)市場(chǎng)普及具有重要意義。

800V高壓快充技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了充電基礎(chǔ)設(shè)施的更新?lián)Q代，促使充電站安裝更高性能的充電樁，以滿(mǎn)足新型電動(dòng)車(chē)型的需求。本期筆者就跟大家聊聊800V架構(gòu)下，給充電樁帶來(lái)了哪些“改變”？我們先聊聊充電樁的結(jié)構(gòu)和原理，充電樁有兩種：交流充電樁（慢充），將電網(wǎng)的交流電直接提供給車(chē)輛上的車(chē)載充電機(jī)（OBC），車(chē)載充電機(jī)再將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并控制充電電流和電壓，以安全的方式為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池充電。

直流充電樁（快充），內(nèi)置了整流單元、功率變換器等設(shè)備，可以直接將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并根據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）的指令，輸出合適電壓和電流對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行快速充電。這一過(guò)程無(wú)需通過(guò)車(chē)載充電機(jī)，所以充電速度更快。

01  主要結(jié)構(gòu)

充電樁的外殼：不僅起到保護(hù)內(nèi)部電氣元件的作用，還提供安裝支撐和防風(fēng)雨功能。外殼材質(zhì)需具備良好的絕緣性和耐候性。

充電接口（充電槍?zhuān)菏浅潆姌杜c電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng)之間的物理連接點(diǎn)，包括插頭和插座部分，能夠傳輸高壓直流電或交流電，并且具有相應(yīng)的鎖定和防護(hù)機(jī)制以確保安全連接。

控制面板：包含顯示屏、觸摸屏、按鍵等組件，用于顯示充電狀態(tài)、費(fèi)用信息、操作指南等，并允許用戶(hù)輸入充電參數(shù)或選擇服務(wù)模式。

電氣模塊：分別包含了逆變模塊（僅限于交流充電樁）和整流模塊。整流模塊的功能是將電網(wǎng)輸入的交流電整流成直流電，并轉(zhuǎn)換成外部車(chē)輛所需要的的電壓再輸出。一般來(lái)說(shuō)，整流模塊會(huì)采用兩級(jí)式變換結(jié)構(gòu)，主要包括AC/DC整流電路和DC/DC電壓變換電路。逆變模塊在一些場(chǎng)合下，需要對(duì)交流電進(jìn)行功率調(diào)節(jié)和控制。

功率控制器：負(fù)責(zé)根據(jù)車(chē)輛電池管理系統(tǒng)（BMS）的需求調(diào)整輸出電壓和電流，實(shí)現(xiàn)智能充電。

計(jì)量模塊：用于精確測(cè)量并記錄充電電量，以便于計(jì)費(fèi)結(jié)算。

通訊模塊：實(shí)現(xiàn)充電樁與電動(dòng)汽車(chē)、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)以及支付系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，支持GPRS、4G/5G網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、Wi-Fi等多種通信方式。

安全防護(hù)裝置：如過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、防雷擊保護(hù)、溫度檢測(cè)等，確保整個(gè)充電過(guò)程的安全性。

電源接線(xiàn)端子：與外部電源相連，確保電力供應(yīng)穩(wěn)定可靠。

電纜與線(xiàn)束：用于連接充電樁與電動(dòng)汽車(chē)的高電壓電纜，需滿(mǎn)足一定的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度要求，并配備必要的防護(hù)措施。

冷卻系統(tǒng)：在大功率充電時(shí)，充電樁可能需要配備散熱設(shè)備，如風(fēng)扇、液冷循環(huán)系統(tǒng)等，確保設(shè)備運(yùn)行溫度在合理范圍內(nèi)。

02  800V下的改變

800V下的充電樁，電氣性能升級(jí)是毋庸置疑的。除此之外，在安全性、智能化以及對(duì)電網(wǎng)影響等方面也都需要做出相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)。

電氣性能升級(jí)：800V的高壓環(huán)境對(duì)充電接口的絕緣性、耐壓性都有更高的要求，這需要充電槍和電纜等組件采用更高等級(jí)的絕緣材料，并且設(shè)計(jì)更加優(yōu)化的接觸結(jié)構(gòu)和密封措施，減少電弧放電風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度以適應(yīng)更頻繁的大電流充電操作。還需要充電樁配備高耐壓、大容量的充電模塊，支持高達(dá)350kW甚至更高功率的快速充電。

安全性和智能化設(shè)計(jì)：這一點(diǎn)是最主要的，在大功率充電時(shí)，充電樁內(nèi)部元器件產(chǎn)生的熱量會(huì)顯著增加，傳統(tǒng)的風(fēng)冷方式可能無(wú)法滿(mǎn)足散熱需求。為確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，液冷技術(shù)需要登上舞臺(tái)，通過(guò)冷卻介質(zhì)循環(huán)帶走大量熱量，來(lái)保證充電樁在高強(qiáng)度工作狀態(tài)下的安全與可靠性。

智能化這方面要實(shí)現(xiàn)與車(chē)載BMS（電池管理系統(tǒng)）的精準(zhǔn)通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)整充電參數(shù)，如充電電流、電壓及溫度等，防止過(guò)充和熱失控。此外，充電樁應(yīng)能兼容多種通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、預(yù)約充電等功能。

針對(duì)電網(wǎng)方面：高壓快充設(shè)施需考慮對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響，要考慮如何通過(guò)智能調(diào)度、負(fù)載平衡等手段減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

通過(guò)智能化調(diào)度和儲(chǔ)能設(shè)備的配套使用，避免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大沖擊。例如，在電網(wǎng)高峰時(shí)段降低充電功率或利用儲(chǔ)能裝置平抑充電峰谷，確保電網(wǎng)穩(wěn)定性。

03.  液冷超充

那去年比較火的液冷超充是怎么回事呢？其實(shí)說(shuō)白了就是采用先進(jìn)的液冷散熱技術(shù)來(lái)提高充電效率和安全性，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)提供大功率的充電服務(wù)。

液冷超充樁在電纜、充電槍等部件內(nèi)設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的液體循環(huán)通道，當(dāng)電動(dòng)車(chē)連接上充電樁進(jìn)行充電時(shí)，高電壓和大電流通過(guò)電纜傳輸至車(chē)輛電池。

在充電過(guò)程中，由于大電流通過(guò)電纜會(huì)產(chǎn)生大量熱量，這部分熱量會(huì)被內(nèi)置在電纜內(nèi)的冷卻液所吸收。所用的冷卻液通常是具有高熱導(dǎo)率的特殊介質(zhì)，能夠快速地將產(chǎn)生的熱量從電子元件或電纜內(nèi)部轉(zhuǎn)移出來(lái)。

然后，利用動(dòng)力泵推動(dòng)冷卻液在循環(huán)通道中持續(xù)流動(dòng)，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。冷卻液在循環(huán)過(guò)程中經(jīng)過(guò)換熱器（如散熱器），將熱量散發(fā)到外界環(huán)境或?qū)Ｓ玫睦鋮s設(shè)備中。

與傳統(tǒng)的充電技術(shù)相比，液冷充電具有更高的充電效率和更長(zhǎng)的電池使用壽命。它適用于各種類(lèi)型的電池，包括鋰離子電池、鎳氫電池等。由于其高效、穩(wěn)定的充電性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，使得液冷充電技術(shù)正逐漸成為充電技術(shù)的趨勢(shì)。

之前還有企業(yè)弄過(guò)一種地冷散熱，就是把液冷核心部分被埋在了地下，充電樁體也埋在地下，僅有充電槍露出地面，這樣整體占地面積小，噪聲也幾乎為零。有些還會(huì)利用噴泉、水管等外部水源來(lái)散熱，很巧妙地利用了原有資源的天然特性。

但是，充電模塊則區(qū)別于目前我們看到更為方正標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，而是采用了刀片式液冷超充模塊設(shè)計(jì)，便于插拔。在功率方面，據(jù)介紹，這款地埋式充電樁可最高支持1000V/600A的大功率輸出，最初落地是在德國(guó)。

華為的超充樁是通過(guò)液冷散熱，使產(chǎn)品壽命達(dá)到十年以上，用的是全模塊化打造的單柜最大720kW的超充功率，支持12路槍線(xiàn)輸出，功率柔性演進(jìn)。融合光儲(chǔ)，通過(guò)智能削錯(cuò)鋒，免電力擴(kuò)容直流疊儲(chǔ)效率提升2.5%，達(dá)到超快一體，實(shí)現(xiàn)全超充覆蓋全功率段車(chē)型。

而在充電模塊的成本拆分中，半導(dǎo)體功率器件占到充電模塊成本的30%，在高壓快充的趨勢(shì)下，碳化硅器件在半導(dǎo)體功率器件中的運(yùn)用能有效形成耐高壓、耐高溫、更安全的優(yōu)勢(shì)。

與傳統(tǒng)硅基器件相比，碳化硅模塊可以增加充電樁近30%的輸出功率，并且減少損耗高達(dá) 50%左右；另外，碳化硅的使用能夠有效提高單位功率密度，減小模塊體積并簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，在其他材料成本上起到降本增效的關(guān)鍵作用。

也正是隨著充電模塊功率的提升，傳統(tǒng)風(fēng)冷已無(wú)法滿(mǎn)足其散熱需求，液冷成為高功率充電模塊散熱的新方案。液冷以更高的散熱效率、更低的噪音以及更安全穩(wěn)定的性能成為了該行業(yè)當(dāng)前主流的發(fā)展方向。

值得一提的是，英飛源也推出了基于統(tǒng)一尺寸的ACDC、DCDC、雙向ACDC等全系列液冷模塊，還有全液冷充電系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)由輸入配電單元、功率變換單元、液冷散熱單元及充電終端構(gòu)成。系統(tǒng)采用混合母線(xiàn)輸入，可以通過(guò)更換功率變換模塊及輸入配電單元來(lái)靈活配置儲(chǔ)能容量，便于運(yùn)營(yíng)方根據(jù)不同站點(diǎn)配置設(shè)備而不用定制設(shè)備。

綜上所述，充電樁這樣的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)800V高壓的發(fā)展關(guān)重要，它代表著更快捷、高效且前瞻性的充電解決方案。而大功率液冷超充技術(shù)的發(fā)展與布局，需要車(chē)企、電池企業(yè)、樁企等多方配合。此外，為了滿(mǎn)足未來(lái)越來(lái)越多采用800V高壓平臺(tái)的新能源車(chē)型的充電需求，充電樁必須具備相應(yīng)的兼容性和升級(jí)能力，這不僅為現(xiàn)有車(chē)主提供更好的充電體驗(yàn)，也為未來(lái)的市場(chǎng)需求提前做好布局。