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

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

從數(shù)據(jù)可以分析市場期望：

（1）出租車表現(xiàn)出明顯快充意愿。由于充電時間直接影響其運營收益，所以出租車用戶有明顯的快速補電需求，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，快速補電需求同樣明顯。快充需求多來源于沒有便捷慢充資源的用戶，需要去公共快充站進行充電，另外在長途行程過程中補電需求。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，大部分純電動車用戶習慣在soc在10%~30%開始充電，一般來說電池的高效充電區(qū)間為20%~80%，超過80%涓流充電。

網(wǎng)絡(luò)對634名電動汽車用戶進行的問卷調(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間能夠縮短到15 min以內(nèi)。

解決用戶單次充電時間長，緩解用戶充電和里程焦慮問題，發(fā)展大功率充電技術(shù)得到國內(nèi)外行業(yè)參與者的普遍共識，其中以歐美的保時捷、特斯拉為代表的車企走在了前列，并已實現(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，同時形成了兩個技術(shù)特點。

以下是各標準對大電流充電的規(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)。

保時捷Taycan，00V電壓平臺，15分鐘充電80%

特斯拉V3Supercharer，

250KW、15分鐘充電50%，充電時間縮短一半

以下我們以800V高電壓充電、液冷充電兩種技術(shù)特點，結(jié)合保時捷Taycan、特斯拉V3，開展兩項技術(shù)詳細講解。

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)熱量會快速增加，導致溫度迅速升高，持續(xù)高溫易損害充電裝置的電子元件，嚴重的還會引起燒毀安全事故。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，增大導體截面積是我們首先想到的解決方法，但增大導體截面積后會增加線纜的重量，線纜重量加重后會導致用戶無法正常使用，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，用戶的操作體驗感更好。

特斯拉V3超級充電的宣傳海報，表明液冷充電線更加輕便。

大功率液冷充電槍是通過一個電子泵來驅(qū)動冷卻液流動，冷卻液在經(jīng)過液冷線纜時（液冷線纜在工作時由于承載大電流會發(fā)熱），帶走線纜及充電連接器的熱量，回到油箱（儲存冷卻液），然后通過電子泵驅(qū)動經(jīng)過散熱器散發(fā)熱量，如此循環(huán)工作，可以達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)間對應(yīng)充電功率，V3充電soc在10%~25%區(qū)間充電功率達到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)布的實測視頻有一定的差異。

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

以下是奧迪Etron與特斯拉的充電功率對比圖。



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

電流時間對應(yīng)表格如下表

特斯拉針對沖擊快充大電流發(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)的入口導管和出口導管，使得入口導管，內(nèi)部空間和出口導管共同形成流體流動路徑?！?/p>

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，載流能力達到330A@85℃的載流，特斯拉電纜一般耐溫等級在180℃。 直流快充-動力電池之高壓連接器使用HC Stak 35，使用可擴展DEFCON端子，通過增加或減少刀叉型端子的片數(shù)便可輕而易舉的實現(xiàn)載流能力的提升或降低。

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

端子的獨特設(shè)計：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。

沒錯，就是疊加，就是這么簡簡單單、整整齊齊的碼在一起，安裝在中間白色的塑殼當中（實際并非白色而是塑料粒子的本色）。這看似簡單的白色塑殼卻蘊藏了工程師的奇思妙想，既對端子起到固定作用，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作用。根據(jù)國際電工標準IEC60529/IP2XB，手指防護涉及生命安全，必須嚴格執(zhí)行安全標準.

依據(jù)上表中前25分鐘載流的工況可以粗略的用于驗證下充電連接器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充電過程熱成像顯示溫度最高位置在充電的連接部位，溫度達到了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，這是一個巨大的優(yōu)勢，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)過程中，對充電過程中的發(fā)熱點進行了分析及實驗驗證，充電過程中的發(fā)熱主要有接觸件與導線的壓接位置，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，通過紅外成像儀對接觸件的發(fā)熱進行了測試，成像越亮，發(fā)熱越大，因此在設(shè)計過程中使得液冷系統(tǒng)冷卻至針孔的接觸部位，可以對充電插座端的接觸件也有一定的冷卻作用，同時在功率接觸件上安裝有溫度傳感器，充電樁可以通過反饋的溫度對液冷源進行啟?？刂疲豪湓瓷习惭b了流量傳感器，壓力傳感器對冷卻系統(tǒng)中的流量及壓力進行檢測，通過傳感器的數(shù)據(jù)，可以確保充電過程中的安全。

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發(fā)熱點分析

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大功率液冷充電連接器溫升曲線

最后來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車型，將高壓電氣電壓平臺直接由傳統(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，保時捷Taycan最主要的目的就是要縮短用戶在充電上付出的時間成本。而在其他高壓部件以及電池快充能力取得進步之后，保時捷Taycan及其后續(xù)車型還有望在350kW充電功率的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)掘出800V電壓平臺的潛力。

不同充電功率的充電時間

我們再來看一下Taycan和Model 的快充曲線對比。我們會發(fā)現(xiàn)Taycan（藍色）可以達到更高的充電功率。


Taycan和Model的電平臺對比

審核編輯：劉清