電動(dòng)汽車單次充電用時(shí)長(zhǎng)、續(xù)駛里程短的問(wèn)題是制約電動(dòng)車發(fā)展的關(guān)鍵因素。2020年新能源汽車問(wèn)題TOP10問(wèn)題，充電速度慢占比33.4%，相較2019年上升14.3%。

從車輛用途來(lái)看，目前純電動(dòng)汽車主要包括私家車、出租車、租賃車，下表為按照車輛用途，純電動(dòng)車月均快充數(shù)量和比例（2018年統(tǒng)計(jì)）。

從數(shù)據(jù)可以分析市場(chǎng)期望：

（1）出租車表現(xiàn)出明顯快充意愿。由于充電時(shí)間直接影響其運(yùn)營(yíng)收益，所以出租車用戶有明顯的快速補(bǔ)電需求，車輛換電模式特別適合出租車輛；

（2）租賃車快充比例都在40%左右；

（3）私家車快充比例低，但是用戶基數(shù)大，快充用戶數(shù)量很多，快速補(bǔ)電需求同樣明顯。快充需求多來(lái)源于沒(méi)有便捷慢充資源的用戶，需要去公共快充站進(jìn)行充電，另外在長(zhǎng)途行程過(guò)程中補(bǔ)電需求。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，大部分純電動(dòng)車用戶習(xí)慣在soc在10%~30%開(kāi)始充電，一般來(lái)說(shuō)電池的高效充電區(qū)間為20%~80%，超過(guò)80%涓流充電。

網(wǎng)絡(luò)對(duì)634名電動(dòng)汽車用戶進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查顯示，87%的用戶希望能夠在30 min內(nèi)充滿80%電量，而44%的受訪者更是希望充電時(shí)間能夠縮短到15 min以內(nèi)。

解決用戶單次充電時(shí)間長(zhǎng)，緩解用戶充電和里程焦慮問(wèn)題，發(fā)展大功率充電技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外行業(yè)參與者的普遍共識(shí)，其中以歐美的保時(shí)捷、特斯拉為代表的車企走在了前列，并已實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。 充電功率=充電電流×電池電壓，因此要提升充電功率務(wù)必要提升電池電壓或者充電電流，同時(shí)形成了兩個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。

以下是各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大電流充電的規(guī)劃，其中液冷充電已經(jīng)成為大電流充電的關(guān)鍵技術(shù)。

保時(shí)捷Taycan，00V電壓平臺(tái)，15分鐘充電80%

特斯拉V3Supercharer，

250KW、15分鐘充電50%，充電時(shí)間縮短一半

以下我們以800V高電壓充電、液冷充電兩種技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合保時(shí)捷Taycan、特斯拉V3，開(kāi)展兩項(xiàng)技術(shù)詳細(xì)講解。

液冷充電

目前大功率充電主要以不提高整車電壓平臺(tái)的條件下，提高充電電流大小。但充電電流增大后端子及線纜的發(fā)熱量會(huì)快速增加，導(dǎo)致溫度迅速升高，持續(xù)高溫易損害充電裝置的電子元件，嚴(yán)重的還會(huì)引起燒毀安全事故。為了避免安全事故的發(fā)生，我們必須要將充電槍端子及線纜的發(fā)熱量及溫升降低，增大導(dǎo)體截面積是我們首先想到的解決方法，但增大導(dǎo)體截面積后會(huì)增加線纜的重量，線纜重量加重后會(huì)導(dǎo)致用戶無(wú)法正常使用，而采用液冷大功率充電技術(shù)后線纜的截面積可以大幅度減小，充電槍線纜的重量更輕，用戶的操作體驗(yàn)感更好。

特斯拉V3超級(jí)充電的宣傳海報(bào)，表明液冷充電線更加輕便。

大功率液冷充電槍是通過(guò)一個(gè)電子泵來(lái)驅(qū)動(dòng)冷卻液流動(dòng)，冷卻液在經(jīng)過(guò)液冷線纜時(shí)（液冷線纜在工作時(shí)由于承載大電流會(huì)發(fā)熱），帶走線纜及充電連接器的熱量，回到油箱（儲(chǔ)存冷卻液），然后通過(guò)電子泵驅(qū)動(dòng)經(jīng)過(guò)散熱器散發(fā)熱量，如此循環(huán)工作，可以達(dá)到小截面積線纜通載大電流、低溫升的要求。

以下為一種電池包及高壓線束冷卻方案。

下方曲線圖顯示了特斯拉V3、V2、V1soc區(qū)間對(duì)應(yīng)充電功率，V3充電soc在10%~25%區(qū)間充電功率達(dá)到250KW，25%~60%區(qū)間充電功率降至150KW。

注：此圖僅供參考，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的實(shí)測(cè)視頻有一定的差異。

網(wǎng)上找到的Supercharger和E-Tron的充電對(duì)比視頻，視頻中可以看到特斯拉實(shí)時(shí)的充電參數(shù)。

以下是奧迪Etron與特斯拉的充電功率對(duì)比圖。



視頻中我們看到初始時(shí)電池soc在12%，此時(shí)充電功率為181KW，電壓為367V，此時(shí)最大充電電流為499A，并沒(méi)有達(dá)到250KW的充電功率，如果按照250KW的充電功率，此時(shí)的充電電流約為670A。 視頻中可以看到以188KW的充電功率進(jìn)行充電，SOC從12%到20%，大概使用時(shí)間為60S，如果按照曲線圖測(cè)算，250KW充電時(shí)間不超過(guò)1分鐘。 通過(guò)視頻，獲取特斯拉超充前25分鐘充電電流時(shí)間曲線如下：

電流時(shí)間對(duì)應(yīng)表格如下表

特斯拉針對(duì)沖擊快充大電流發(fā)熱的挑戰(zhàn)，使用了液冷充電搶以及95平方車載充電電纜。

翻譯：充電連接器包括第一電插座和第二電插座。提供第一套筒和第二套筒，使得第一套筒同心地聯(lián)接到第一電插座，并且第二套筒同心地聯(lián)接到第二電插座。歧管組件適于包圍第一電插座和第二電插座以及第一套管和第二套管，使得第一套管和第二套管以及歧管組件在它們之間形成中空的內(nèi)部空間。歧管組件內(nèi)的入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管，使得入口導(dǎo)管，內(nèi)部空間和出口導(dǎo)管共同形成流體流動(dòng)路徑。”

充電插座方面，其使用了泰科的HC Stak 35端子匹配95平方的屏蔽電纜，載流能力達(dá)到330A@85℃的載流，特斯拉電纜一般耐溫等級(jí)在180℃。 直流快充-動(dòng)力電池之高壓連接器使用HC Stak 35，使用可擴(kuò)展DEFCON端子，通過(guò)增加或減少刀叉型端子的片數(shù)便可輕而易舉的實(shí)現(xiàn)載流能力的提升或降低。

HCStak 35的端子恰恰就是通過(guò)3.5mm厚的銅板結(jié)合32片刀叉型端子，同時(shí)匹配95平方的高壓屏蔽線，從而達(dá)到330A@85℃的載流能力，強(qiáng)力支持特斯拉Model3 充電30分鐘增加274公里的續(xù)航里程，同時(shí)也支撐了特斯拉V3 Supercharger 250Kw的充電功率。

端子的獨(dú)特設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)連接器通常線束端是方形端子或圓形端子，插座端為片狀端子或者圓柱形端子，而這款HC Stak的線束端端子竟然是銅板，插座端的兩組端子分別由35片叫做DEFCON的端子疊加而成，英文全稱Double-Ended Fork Contact，雙端刀叉型端子。

沒(méi)錯(cuò)，就是疊加，就是這么簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、整整齊齊的碼在一起，安裝在中間白色的塑殼當(dāng)中（實(shí)際并非白色而是塑料粒子的本色）。這看似簡(jiǎn)單的白色塑殼卻蘊(yùn)藏了工程師的奇思妙想，既對(duì)端子起到固定作用，又在端子和金屬屏蔽之間起到絕緣作用，另外還有一層更重要的作用，那就是防止手指觸碰的安全保護(hù)作用。根據(jù)國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC60529/IP2XB，手指防護(hù)涉及生命安全，必須嚴(yán)格執(zhí)行安全標(biāo)準(zhǔn).

依據(jù)上表中前25分鐘載流的工況可以粗略的用于驗(yàn)證下充電連接器HC Stak35端子匹配95平方的屏蔽電纜的發(fā)熱是否能滿足整車的需求。

以下我們看到特斯拉超級(jí)充電過(guò)程熱成像顯示溫度最高位置在充電的連接部位，溫度達(dá)到了111F。

下表是特斯拉V3、V2、和奧迪E-tron的增加160公里行駛里程所需要的時(shí)間，特斯拉V3充電非常明智的將充電早期的功率提高，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，僅需要短暫的15分鐘就增加了160公里里程能快速的使車主達(dá)到目的地。

下表為其在充電電流600A情況下的充電溫度如。

大功率液冷充電連接器在研發(fā)過(guò)程中，對(duì)充電過(guò)程中的發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行了分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，充電過(guò)程中的發(fā)熱主要有接觸件與導(dǎo)線的壓接位置，針孔接觸位置，其中針孔接觸位置的發(fā)熱最大，如圖3所示，通過(guò)紅外成像儀對(duì)接觸件的發(fā)熱進(jìn)行了測(cè)試，成像越亮，發(fā)熱越大，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中使得液冷系統(tǒng)冷卻至針孔的接觸部位，可以對(duì)充電插座端的接觸件也有一定的冷卻作用，同時(shí)在功率接觸件上安裝有溫度傳感器，充電樁可以通過(guò)反饋的溫度對(duì)液冷源進(jìn)行啟停控制，液冷源上安裝了流量傳感器，壓力傳感器對(duì)冷卻系統(tǒng)中的流量及壓力進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)，可以確保充電過(guò)程中的安全。

?

發(fā)熱點(diǎn)分析

?

大功率液冷充電連接器溫升曲線

最后來(lái)幾張充電槍的高清圖。

800V架構(gòu)

2019年底一豪華純電品牌推出了其電動(dòng)車型，將高壓電氣電壓平臺(tái)直接由傳統(tǒng)400V提升到了800V，第一款800V高電壓電氣架構(gòu)橫空出世，他就是保時(shí)捷的Taycan。

其高壓電氣架構(gòu)圖如下：

不惜在車上增加如此復(fù)雜的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備，保時(shí)捷Taycan最主要的目的就是要縮短用戶在充電上付出的時(shí)間成本。而在其他高壓部件以及電池快充能力取得進(jìn)步之后，保時(shí)捷Taycan及其后續(xù)車型還有望在350kW充電功率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)掘出800V電壓平臺(tái)的潛力。

不同充電功率的充電時(shí)間

我們?cè)賮?lái)看一下Taycan和Model 的快充曲線對(duì)比。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)Taycan（藍(lán)色）可以達(dá)到更高的充電功率。


Taycan和Model的電平臺(tái)對(duì)比

審核編輯：劉清