- 關(guān)于電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)升壓充電技術(shù)的解析- ?原創(chuàng)文章，非授權(quán)不得轉(zhuǎn)載- ?本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會在知識星球發(fā)布，歡迎學(xué)習(xí)、交流

導(dǎo)語：隨著電動汽車 800V 系統(tǒng)逐漸成為主流，充電基礎(chǔ)設(shè)施兼容性問題凸顯，800V 電動汽車與 400V 充電樁不兼容現(xiàn)象時有發(fā)生。當(dāng)前充電基礎(chǔ)設(shè)施正朝著更高電壓等級邁進(jìn)，不過從消費(fèi)者充電便利性考慮，支持 400V 充電樁仍有必要。為此，業(yè)界采用多種升壓充電技術(shù)方案，其中復(fù)用電機(jī)和驅(qū)動 boost 升壓方案因成本優(yōu)勢備受關(guān)注。

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今天，我們將深入剖析這一話題，從基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀到三種升壓技術(shù)路線、從升壓原理到4種典型案例說明、從電路拓?fù)涞娇刂品椒?。希望通過多維度的探討，能全面系統(tǒng)的梳理清楚電動汽車升壓充電技術(shù)。主要回答下面幾個關(guān)鍵問題：

電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施面臨怎樣的兼容性問題？

市場上直流充電樁電壓等級分布及發(fā)展趨勢如何？

業(yè)界解決兼容性問題的升壓充電技術(shù)方案有哪些？

復(fù)用電機(jī)和驅(qū)動 boost 升壓方案的電路拓?fù)浜涂刂品椒ㄊ窃鯓拥模?/p>

目錄

1. 充電基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性問題

2. 充電基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀

3. 升壓充電技術(shù)的三種方案

3.1 方案一：獨(dú)立式

3.2 方案二：切換式

3.3 方案三：復(fù)用式

4. 三種主流的驅(qū)動復(fù)用升壓電路拓?fù)?知識星球發(fā)布)

4.1 Boost原理

4.2 比亞迪方案

4.3 華為方案

4.4 現(xiàn)代方案

4.5 小鵬方案

5. 控制方法(知識星球發(fā)布)

5.1 電機(jī)的零扭矩

5.2 電感的優(yōu)選

6. 結(jié)語

注: 本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會在知識星球發(fā)布(點擊文末"閱讀原文")

01

充電基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性問題

隨著電動汽車技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，800V系統(tǒng)憑借其出色的性能和快速補(bǔ)能的優(yōu)勢，正逐步成為市場的主流選擇。如今，越來越多的電動汽車開始搭載這一高壓系統(tǒng)，其在市場中的占比也呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢。不過，在800V系統(tǒng)逐漸取代傳統(tǒng)400V系統(tǒng)的進(jìn)程中，充電基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性問題開始逐漸顯現(xiàn)。

以鴻蒙智行的某幾款車型為例，有車主反映，在使用官方推薦的750V以上的高壓直流充電樁進(jìn)行充電時一切正常，但若使用500V的低壓直流樁，就可能會出現(xiàn)不兼容甚至無法充電的情況。這一現(xiàn)象凸顯了當(dāng)前充電基礎(chǔ)設(shè)施在應(yīng)對高壓系統(tǒng)時的挑戰(zhàn)。

目前，市場上主流的直流充電樁主要提供三個電壓等級的輸出：500V、750V和1000V。在電動汽車發(fā)展的初期階段，由于電池包電壓普遍為400V，因此500V的充電樁電壓已經(jīng)能夠滿足充電需求。但隨著電池包電壓的不斷提升，750V甚至1000V的充電樁變得愈發(fā)重要，以確保電池能夠得以充分充電。

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那么，在800V充電樁尚未完全普及的當(dāng)下，800V電動汽車在面對400V充電樁時，要如何充電呢？是否可以利用先用組件、在不增加成本基礎(chǔ)上，實現(xiàn)這一功能呢？

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03

三種主流的升壓充電技術(shù)方案

根據(jù)目前的充電樁分布現(xiàn)狀，從當(dāng)前消費(fèi)者的充電便利性角度考慮，選擇能夠支持500V充電樁的800V電動汽車顯然更為明智。為了實現(xiàn)升壓充電功能，業(yè)界主要采用了以下三種技術(shù)路線：

3.1 方案一：獨(dú)立式

第一種技術(shù)路線是使用單獨(dú)的升壓模塊。例如Boost DCDC或充電泵。這些技術(shù)的原理相對簡單，但存在明顯的缺點。由于需要專門為兼容500V直流充電樁設(shè)計高功率的轉(zhuǎn)換器，因此在成本和空間占用上都存在較大的劣勢。

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3.2 方案二：DPDT切換式

第二種技術(shù)路線是通過一組繼電器（開關(guān)）來改變電池包模組的串并聯(lián)方式，從而兼容400V/800V充電樁。這一技術(shù)路線在歐美車企中較為流行，特別是在新一代高壓電氣架構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用。

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例如，大眾SSP平臺、寶馬GEN6、特斯拉Cybertruck等車型均采用了這種方案。以Cybertruck為例，其電池包被設(shè)計成兩個400V的子模組，通過一個單刀雙擲DPDT開關(guān)來改變它們的串并聯(lián)關(guān)系，從而實現(xiàn)對500V直流充電樁的支持。

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具體來說，當(dāng)DPDT處于狀態(tài)一時，子模組串聯(lián)，電池包電壓為800V等級；當(dāng)DPDT切換至狀態(tài)二（即1、3接觸，2、4接觸）時，子模組并聯(lián)，電池包電壓為400V。

3.2 方案三：復(fù)用升壓式

第三種技術(shù)路線是復(fù)用電機(jī)繞組和驅(qū)動的boost升壓方案。

這一方案巧妙地利用了電機(jī)繞組作為boost電感，并利用逆變器中的功率器件作為boost的開關(guān)管，從而實現(xiàn)升壓充電功能。其優(yōu)勢在于充分利用了電驅(qū)系統(tǒng)中的已有零件，因此具有較好的成本優(yōu)勢。比亞迪、華為、小鵬、現(xiàn)代等廠家均有相關(guān)的技術(shù)。

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我們以現(xiàn)代E-GMP平臺的宣傳資料為例，可以看到，相較于傳統(tǒng)方案，該技術(shù)通過復(fù)用驅(qū)動電機(jī)和逆變器實現(xiàn)了400V升壓至800V，省去了一個單獨(dú)的升壓充電器。

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E-GMP的電機(jī)繞組設(shè)計也展示了這一技術(shù)路線的特點，即相比于普通電機(jī)的三相接線端子，現(xiàn)代的Multi-charging技術(shù)需要引出電機(jī)中性點，電機(jī)共有四個接線端子。

圖片來源：現(xiàn)代汽車

了解了三種主流的升壓充電技術(shù)方案后，下面我們從聚焦于復(fù)用升壓充電技術(shù)，從原理角度對其進(jìn)行解釋，然后從硬件拓?fù)浣嵌?，一起看看比亞迪、華為、現(xiàn)代、小鵬四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

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04

驅(qū)動復(fù)用升壓電路拓?fù)?/p>

4.1 Boost基本原理

為了理解升壓充電的原理，我們首先需要了解最基本的boost電路是如何工作的?

如下圖所示，在boost電路中，核心元件包括一個電感L和一個開關(guān)管M1。當(dāng)M1閉合時，在輸入電壓Vin的作用下，電感L中的電流會按照U=L*di/dt的規(guī)律變化。而當(dāng)M1斷開時，電感L會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢與Vin疊加后輸出到Vout，從而實現(xiàn)升壓。

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

那么，在復(fù)用電機(jī)繞組的情況下，是如何形成boost電路的呢？(知識星球發(fā)布)

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4.2 比亞迪的技術(shù)方案

(知識星球發(fā)布)

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4.3 華為方案解密

(知識星球發(fā)布)

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4.4 現(xiàn)代汽車方案解密

(知識星球發(fā)布)

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4.5 小鵬汽車方案解密

(知識星球發(fā)布)

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以上，我們通過幾個典型的電路拓?fù)?，站在硬件拓?fù)浜?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/773/" target="_blank">工作原理的角度對復(fù)用升壓進(jìn)行了解釋和說明。那么，站在軟件控制視角，控制策略和方法又是什么呢？哪些地方需要我們特別注意呢？

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復(fù)用升壓充電的控制策略

(知識星球發(fā)布)

在深入介紹了上一章中幾個典型的電路拓?fù)浜?，我們可以發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)路線的電路拓?fù)鋵嶋H上具有諸多共性特征。針對這些技術(shù)特征，下面我們從控制算法層面，進(jìn)一步探討下如何實現(xiàn)升壓充電功能？...

5.1 電機(jī)的零扭矩

(知識星球發(fā)布)

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5.2 電感的選擇

(知識星球發(fā)布)

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08 結(jié)語

到此，關(guān)于電動汽車的升壓充電功能解讀基本技術(shù)了，我們再簡單回顧下：

首先，剖析了充電基礎(chǔ)設(shè)施面臨的兼容性問題，如800V 電動汽車與 400V 充電樁的充電難題。其次，闡述了市場上直流充電樁的電壓等級分布及向更高電壓等級過渡的趨勢。再者，詳細(xì)介紹了業(yè)界為解決兼容性問題采用的三種升壓充電技術(shù)方案：包括單獨(dú)升壓模塊、改變電池包串并聯(lián)方式、復(fù)用電機(jī)和驅(qū)動 boost 升壓方案，并對復(fù)用升壓方案的電路拓?fù)浜涂刂品椒ㄕ归_探討。通過這些內(nèi)容，為理解電動汽車升壓充電技術(shù)提供了全面且深入的視角 。

感謝你的閱讀，希望有所幫助!

圖片來源：SysPro

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