電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）在電動(dòng)汽車(chē)，我們經(jīng)常可以聽(tīng)到“升壓快充”的概念，這也是大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)提高充電速度的主要方式。今年5月，比亞迪發(fā)布的e平臺(tái)3.0 Evo中，提到了一個(gè)比較新鮮的概念——“升流充電”。那么升流充電有什么優(yōu)勢(shì)，技術(shù)難度在哪？

升流充電是升壓充電的“逆向操作”

在升壓充電推出時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)所面臨的市場(chǎng)環(huán)境是，2017年之前國(guó)內(nèi)公共直流充電樁中，500V充電樁的比例一度超過(guò)90%。這也意味著，如果車(chē)輛電池包的電壓高于500V，即電池包電壓大于充電樁能提供的最高電壓，那么將無(wú)法充電。

所以，要想讓電動(dòng)汽車(chē)適配更多市面上的充電樁，就需要通過(guò)某種方式，將充電樁輸入的電壓提升到電池包相同或更高的水平。傳統(tǒng)的做法是在車(chē)內(nèi)增加額外用于升壓的DC-DC模塊，采用boost升壓電路進(jìn)行升壓，不過(guò)額外增加的模塊，一方面增加成本，另一方面也占用車(chē)內(nèi)寶貴的空間。

有沒(méi)有更低成本的方法？在boost升壓電路中，一般是由功率開(kāi)關(guān)管，比如IGBT、SiC MOSFET等，以及整流二極管、電感電容等元器件構(gòu)成。恰好電機(jī)控制模塊中，其實(shí)也是由類(lèi)似的元件構(gòu)成。在平時(shí)充電的時(shí)候車(chē)輛都會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么閑置的電機(jī)控制電路就可以復(fù)用作為充電時(shí)升壓使用。

比亞迪在2021年發(fā)布的e平臺(tái)3.0上，推出了復(fù)用電驅(qū)系統(tǒng)的升壓充電方案，通過(guò)控制信號(hào)的改變，除了可以實(shí)現(xiàn)boost電路的升壓之外，還能實(shí)現(xiàn)buck電路降壓，將電池包高壓降為220V，外放輸出給電器設(shè)備使用，即V2L功能。

當(dāng)然，比亞迪積極推進(jìn)這種技術(shù)的原因，主要是因?yàn)楸葋喌鲜禽^早在電動(dòng)車(chē)上使用高壓電池包的車(chē)企，早在2015年比亞迪就在唐DM上使用了712V的電池包，而當(dāng)時(shí)其他電動(dòng)車(chē)或混合動(dòng)力車(chē)型電池電壓還停留在400V以下的水平。

后來(lái)現(xiàn)代E-GMP平臺(tái)也采用了復(fù)用電驅(qū)的升壓方案，充電時(shí)用后驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行升壓。

電驅(qū)復(fù)用升壓充電也有一些局限性，充電功率的上限，取決于電機(jī)逆變器的功率設(shè)計(jì)。比如后電機(jī)的最大功率是160kW，那么升壓充電的最大功率也會(huì)被限制在160kW。

升流充電顧名思義，提升充電功率的方式從提高電壓，改為增大電流。傳統(tǒng)的充電方法通常受限于較低的電流，這是因?yàn)榇蟛糠殖潆娀A(chǔ)設(shè)施，尤其是公共充電樁，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的是普遍適用性和安全性，因而電流上限不高。

實(shí)際上，經(jīng)過(guò)最近幾年電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展，充電樁已經(jīng)得到了多輪升級(jí)，目前根據(jù)騰勢(shì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，750V以上的高壓充電樁，已經(jīng)占到目前市場(chǎng)上公共直流樁的80%以上。另外800V平臺(tái)車(chē)型，絕大部分的電池包電壓都在700V附近，所以目前對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，升壓對(duì)于提升充電功率的作用已經(jīng)沒(méi)有過(guò)去那么明顯。

對(duì)于公共充電樁而言，過(guò)去的充電樁國(guó)標(biāo)中，充電槍最高輸出電流被限制在250A。當(dāng)然有一些新勢(shì)力車(chē)企的自建樁可以達(dá)到更高的電流，以達(dá)到更高的充電功率，但總體來(lái)說(shuō)，在公共充電樁中占比較小。

比亞迪統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，市場(chǎng)上的公共直流充電樁中，最大電流250A及以下的充電樁占比98%。

然而以750V的充電樁為例，在最大電流250A的情況下，最大充電功率是750V*250A，即187.5kW。如果電池包電壓小于750V，比如600V，那么對(duì)應(yīng)的最大充電功率就受限于電流，為600V*250A，即150kW，顯然沒(méi)有完全利用充電樁的功率輸出。

所以在e平臺(tái)3.0EVO上，比亞迪給出的方案是臨時(shí)搭建750V電壓平臺(tái)與充電樁對(duì)接，跑滿(mǎn)功率，而在輸入電池包的階段將電壓降至電池包電壓。在降壓的過(guò)程，如果電池包電壓是600V，那么電流就會(huì)變成187.5kW/600V，即312.5A。

所以通過(guò)這種方式，相比普通的充電方案，從150kW充電功率提高至充電樁峰值187.5kW，如果電池包電壓更低，那么提升的幅度將會(huì)更大。

可以看到，升流充電的方式，最大的好處是更好地適配市面上的存量充電樁，即在任何750V充電樁上都可以跑滿(mǎn)功率。

大電流帶來(lái)的新挑戰(zhàn)

市面上，提高充電功率的思路，大部分是從兩個(gè)方面入手，一是從充電樁上，采用自建充電樁，液冷充電線纜等提高電壓和電流；二是提高電池的充放電能力，比如理想的5C電池包。

確實(shí)這種是徹底提升充電功率，實(shí)現(xiàn)充電和加油時(shí)間差不多的方式。不過(guò)面對(duì)市場(chǎng)上存量的充電樁，盡可能提高充電功率也是一種思路。

相比之下，降壓升流充電相比以往的升壓充電，更大的電流也帶來(lái)了很多新的挑戰(zhàn)。

首先是在電池上，電池本身具有內(nèi)阻，增大充電電流會(huì)增加電池內(nèi)部的熱量生成，這對(duì)電池包冷卻系統(tǒng)帶來(lái)了更大的壓力。同時(shí)，升流充電要求更復(fù)雜和精確的電池管理策略，BMS需要能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)并調(diào)整充電參數(shù)，以防止過(guò)充或過(guò)放，同時(shí)確保電池溫度和電壓在安全范圍內(nèi)。

同時(shí)大電流對(duì)于導(dǎo)線和連接器的要求也更高。首先導(dǎo)電線纜需要足夠的截面積，以減少電阻和電壓降；連接器需要能夠承載高電流，具有足夠的截面積和適當(dāng)?shù)男螤?，以降低電阻并提?a target="_blank">機(jī)械強(qiáng)度。

比如Amphenol的1000V 14mm雙孔金屬180°大電流高壓連接器系列中，在屏蔽線95mm2尺寸下最大可負(fù)載電流為400A，在120mm2尺寸下最大可負(fù)載電流為450A。

對(duì)于降壓部分，從比亞迪的方案來(lái)看，同樣是復(fù)用電驅(qū)系統(tǒng)的電路。在Buck降壓轉(zhuǎn)換電路中，電流通過(guò)電感，將能量以磁的形式存儲(chǔ)在電感中，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和斷開(kāi)，基于電感的自感應(yīng)特性，就可以將電磁能轉(zhuǎn)化為電能。同時(shí)電容起到平滑輸出電壓的作用，加上通過(guò)PWM控制，來(lái)降低輸出的電壓。

而在這個(gè)過(guò)程中，電感的散熱也是一個(gè)難點(diǎn)之一，在降壓的過(guò)程中，電感起到類(lèi)似于燃油車(chē)變速箱的作用。所以可能需要支持大電流，散熱更強(qiáng)的電感。比如科達(dá)嘉的VPAB系列一體成型大電流電感，電感值0.82μH~3.30μH，飽和電流176A~335A，通過(guò)AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)最高級(jí)別Grade 0測(cè)試，產(chǎn)品工作溫度-55℃~+165℃。

小結(jié)：

升流快充要解決的問(wèn)題，主要是對(duì)存量充電樁進(jìn)行適配，實(shí)現(xiàn)大多數(shù)場(chǎng)景下都能達(dá)到盡可能高的充電功率。不過(guò)隨著電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，充電樁也將會(huì)繼續(xù)往更大功率發(fā)展，包括國(guó)標(biāo)也有chaoji充電接口的備選方案，預(yù)留了1000A以上的超大功率充電空間，而此前250A限制的2015版充電國(guó)標(biāo)，也早已有了升級(jí)版。 所以升流快充未必會(huì)在未來(lái)有很大發(fā)展空間，但在現(xiàn)階段確實(shí)是一個(gè)較為實(shí)用，有效提高充電體驗(yàn)的方案。