- 關于電動汽車驅動系統(tǒng)升壓充電技術的解析- 原創(chuàng)文章，非授權不得轉載- 本篇為節(jié)選，完整內容會在知識星球發(fā)布，歡迎學習、交流

導語：隨著電動汽車 800V 系統(tǒng)逐漸成為主流，充電基礎設施兼容性問題凸顯，800V 電動汽車與 400V 充電樁不兼容現象時有發(fā)生。當前充電基礎設施正朝著更高電壓等級邁進，不過從消費者充電便利性考慮，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方案，其中復用電機和驅動 boost 升壓方案因成本優(yōu)勢備受關注。

今天，我們將深入剖析這一話題，從基礎設施現狀到三種升壓技術路線、從升壓原理到4種典型案例說明、從電路拓撲到控制方法。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。主要回答下面幾個關鍵問題：

電動汽車充電基礎設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方案有哪些？

復用電機和驅動 boost 升壓方案的電路拓撲和控制方法是怎樣的？

目錄

1. 充電基礎設施的兼容性問題

2. 充電基礎設施現狀

3. 升壓充電技術的三種方案

3.1 方案一：獨立式

3.2 方案二：切換式

3.3 方案三：復用式

4. 三種主流的驅動復用升壓電路拓撲(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 電機的零扭矩

5.2 電感的優(yōu)選

01

充電基礎設施的兼容性問題

隨著電動汽車技術的持續(xù)進步，800V系統(tǒng)憑借其出色的性能和快速補能的優(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)的進程中，充電基礎設施的兼容性問題開始逐漸顯現。

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，就可能會出現不兼容甚至無法充電的情況。這一現象凸顯了當前充電基礎設施在應對高壓系統(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。

那么，在800V充電樁尚未完全普及的當下，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、在不增加成本基礎上，實現這一功能呢？

圖片來源：網絡

03

三種主流的升壓充電技術方案

根據目前的充電樁分布現狀，從當前消費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。為了實現升壓充電功能，業(yè)界主要采用了以下三種技術路線：

3.1 方案一：獨立式

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

圖片來源：VICOR

3.2 方案二：DPDT切換式

第二種技術路線是通過一組繼電器（開關）來改變電池包模組的串并聯方式，從而兼容400V/800V充電樁。這一技術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中得到了廣泛應用。

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，其電池包被設計成兩個400V的子模組，通過一個單刀雙擲DPDT開關來改變它們的串并聯關系，從而實現對500V直流充電樁的支持。具體來說，當DPDT處于狀態(tài)一時，子模組串聯，電池包電壓為800V等級；當DPDT切換至狀態(tài)二（即1、3接觸，2、4接觸）時，子模組并聯，電池包電壓為400V。

3.2 方案三：復用升壓式

第三種技術路線是復用電機繞組和驅動的boost升壓方案。

這一方案巧妙地利用了電機繞組作為boost電感，并利用逆變器中的功率器件作為boost的開關管，從而實現升壓充電功能。其優(yōu)勢在于充分利用了電驅系統(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、現代等廠家均有相關的技術。

我們以現代E-GMP平臺的宣傳資料為例，可以看到，相較于傳統(tǒng)方案，該技術通過復用驅動電機和逆變器實現了400V升壓至800V，省去了一個單獨的升壓充電器。

圖片來源：現代汽車

E-GMP的電機繞組設計也展示了這一技術路線的特點，即相比于普通電機的三相接線端子，現代的Multi-charging技術需要引出電機中性點，電機共有四個接線端子。

了解了三種主流的升壓充電技術方案后，下面我們從聚焦于復用升壓充電技術，從原理角度對其進行解釋，然后從硬件拓撲角度，一起看看比亞迪、華為、現代、小鵬四種拓撲結構。

04

驅動復用升壓電路拓撲

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和一個開關管M1。當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M1斷開時，電感L會產生感應電動勢，這個電動勢與Vin疊加后輸出到Vout，從而實現升壓。

圖片來源：網絡

圖片來源：網絡

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

...

4.2 比亞迪的技術方案

(知識星球發(fā)布)

...

4.3 華為方案解密

(知識星球發(fā)布)

...

4.4 現代汽車方案解密

(知識星球發(fā)布)

...

4.5 小鵬汽車方案解密

(知識星球發(fā)布)

...

以上，我們通過幾個典型的電路拓撲，站在硬件拓撲和工作原理的角度對復用升壓進行了解釋和說明。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？

05

復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撲后，我們可以發(fā)現，這種技術路線的電路拓撲實際上具有諸多共性特征。針對這些技術特征，下面我們從控制算法層面，進一步探討下如何實現升壓充電功能？...

5.1 電機的零扭矩

(知識星球發(fā)布)

...

5.2 電感的選擇

(知識星球發(fā)布)

...

圖片來源：Vitesco

08 結語

到此，關于電動汽車的升壓充電功能解讀基本技術了，我們再簡單回顧下：

首先，剖析了充電基礎設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方案：包括單獨升壓模塊、改變電池包串并聯方式、復用電機和驅動 boost 升壓方案，并對復用升壓方案的電路拓撲和控制方法展開探討。通過這些內容，為理解電動汽車升壓充電技術提供了全面且深入的視角 。

感謝你的閱讀，希望有所幫助!