800V充电桩“充电基础知识”
本文主要讨论800V电源的一些初步要求。充电桩首先，我们来看一下充电原理：当充电头连接到车辆端时，充电桩会提供（1）低压辅助直流电源给车辆端，以激活电动汽车内置的电池管理系统（BMS）。激活后，（2）将车辆端连接到充电桩端，交换车辆端最大充电需求功率和充电桩端最大输出功率等基本充电参数。双方匹配正确后，车辆端的电池管理系统（BMS）会将功率需求信息发送给充电桩。电动汽车充电站以及电动汽车充电桩它将根据这些信息调整自身的输出电压和电流，并正式开始为车辆充电，这是基本原理。充电接口我们需要先熟悉它。
800V充电：“提升电压或电流”
理论上，如果我们想要提供充电功率来缩短充电时间，通常有两种方法：要么增加电池容量，要么提高电压；根据公式 W=Pt，如果充电功率加倍，充电时间自然会减半；根据公式 P=UI，如果电压或电流加倍，充电功率也可以加倍，这一点已被反复提及，被认为是常识。
如果电流过大，会出现两个问题：电流越大，需要输送电流的电缆就越粗越大，这会增加线径和重量，增加成本，也不方便人员操作；此外，根据公式 Q=I²Rt，电流越高，功率损耗越大，而损耗主要以热量的形式体现，这也增加了散热的压力，因此，无论是充电还是车载驱动系统，都不应该通过不断增加电流来提高充电功率。
与高电流快充相比，高压快速充电产生的热量更少，损耗更低，几乎所有主流汽车公司都采用了提高电压的方案。在高压快充的情况下，理论上充电时间可以缩短 50%，而且提高电压还可以很容易地将充电功率从 120KW 提高到 480KW。
800V充电：“与电压和电流相关的热效应”
但无论是提高电压还是提高电流，首先，随着充电功率的增加，都会产生热量，但提高电压和提高电流的发热表现不同。不过，相比之下，提高电压的效果更好。
由于电流通过导体时遇到的电阻较低，电压升高法可以减小所需的电缆尺寸，并且需要散发的热量也较少；而电流增大时，载流横截面积的增加会导致电缆外径增大、重量增加，并且随着充电时间的延长，热量会缓慢增加，这种热量更隐蔽，对电池的风险更大。
800V充电：“充电桩面临的一些直接挑战”
800V快速充电对充电桩末端也有一些不同的要求：
从物理角度来看，随着电压的升高，相关设备的设计尺寸必然增大。例如，根据IEC60664标准，污染等级为2级，绝缘材料组距离为1级时，高压设备的间距需要从2mm增加到4mm，相应的绝缘电阻要求也会提高，爬电距离和绝缘要求几乎需要翻倍。与之前的电压系统设计相比，包括连接器、铜条、连接器等在内的所有部件都需要重新设计。此外，电压的升高还会对灭弧性能提出更高的要求，因此需要提高熔断器、开关盒、连接器等部件的要求。这些也适用于汽车设计，将在后续文章中详细讨论。
如上所述，高压800V充电系统需要增加外部主动式液冷系统，传统的风冷方式无论是主动冷却还是被动冷却都无法满足要求，并且其热管理也存在问题。电动汽车充电站从枪管到车辆端的温度也比以前高，如何从设备层面和系统层面降低和控制系统这一部分的温度，是各公司未来需要改进和解决的问题；此外，这部分的热量不仅来自过充，还来自高频功率器件，因此如何进行实时监测、稳定、有效、安全地散热非常重要，这不仅需要在材料方面取得突破，还需要系统地进行检测，例如对充电温度进行实时有效的监测。
目前，输出电压为直流充电桩市面上的电源适配器基本都是400V的，不能直接给800V的动力电池充电，所以需要额外的升压DCDC产品将400V电压升至800V，然后再给电池充电。这需要更高的功率和更高的开关频率，而目前主流的选择是用碳化硅模块代替传统的IGBT。虽然碳化硅模块可以提高充电桩的输出功率并降低损耗，但成本也高得多，对EMC的要求也更高。
总而言之，电压的提升基本上需要在系统层面和器件层面进行改进，包括热管理系统、充电保护系统等；器件层面的改进则涉及部分磁性器件和功率器件。
发布时间：2025年7月30日
