中国汽车工程研究院股份有限公司党委副书记、董事、总经理 刘安民 

　　1.高压快充技术概况

　　2023年1-11月，我国新能源汽车产销分别完成842.6万辆和830.4万辆，同比分别增长34.5%和36.7%，新能源汽车市场规模稳步提升。随着新能源汽车产业的迅猛发展，大功率快充成为缓解电动汽车充电与里程焦虑的主要技术趋势。根据业内预测，到2025年支持大功率快充的新能源车辆占比有望达到30%以上，大功率快充技术加速渗透。

　　近日，GB/T 20234.1-2023《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》和GB/T 20234.3-2023《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》两项推荐性国家标准正式发布。新标准将最大充电电流从250A提高至800A、充电功率提升至800kW，增加了充电前预处理、主动冷却、温度监测等相关技术要求，优化完善了机械性能、锁止装置、使用寿命等试验方法，有利于进一步提升传导充电连接装置的环境适应性、安全性和可靠性，满足了大功率快充技术的实际需要。

　　1.1技术定义

　　大功率快充指通过提高充电功率，进而缩短充电时间的技术。根据功率公式P=U×I（功率=电压×电流），要实现大功率充电，就要增加充电电压或电流，或者两者都增加。目前，实现大功率充电主要有两种方案，分别为高压快充和大电流快充。高压快充指通过提高充电电压，从而提高充电功率，缩短充电时间的技术方案。大电流快充指通过提高充电电流，从而提高充电功率，缩短充电时间的技术方案。技术参数上，高压快充桩充电功率通常在350kW及以上，额定电压超过1000V。

　　表1 大功率充电技术类别及优劣势

　　充电性能方面，采用高压快充技术可大幅缩减新能源汽车充电时间，提升补能效率。高电压快充模式具有高效充电区间大、充电功率高的特点，向动力电池充80%～90%的电量，约耗时10～15分钟，极大缓解了新能源汽车的充电焦虑。高压快充相比大电流快充更具优势。结合焦耳定律Q=I²Rt（电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比），大电流充电过程中产生的热量大幅增加，对散热技术要求更高，需要大横截面积导线，增加了布线难度与整车质量。相比大电流快充，高压快充能有效降低充电过程中带来的热损失，同时由于其无需装配满足大电流充电的大尺寸半径导线，具备整车减重、节省空间等优势。 

　　1.2技术特点

　　动力电池方面，采用高压快充技术的动力电池电化学体系性能要求更高。在快充模式下，从电池材料到电芯体系设计以及充电模式都会影响到电池的性能与安全，影响因素包括材料原子尺度、材料微观结构、电芯体系设计、散热性、BMS系统等。根据试验表明，动力电池正极颗粒大小和电导率会影响电极的离子扩散和电子导电速率，正极可通过减小正极颗粒和增加导电性提升快充性能；动力电池快充性能的掣肘在于负极，石墨材料的层状结构，导致锂离子只能从端面进入，离子传输路径长；另一方面石墨电极电位低，高倍率快充下石墨电极极化大，电位容易降到0V以下而产生析锂现象。采用高压快充技术，需要对石墨进行改性以提升其嵌锂能力；同时，通过电极结构设计缩短负极中离子传输路径、提升负极的离子传输能力；电解液离子传输能力的改善以及负极/电解液界面的改造也是实现锂离子电池快充的要求。

　　整车适配方面，车载电气部件电压平台需适配高压快充技术。当前新能源汽车功率元器件主要采用绝缘栅双极晶体管（IGBT），受制于其耐压能力，新能源汽车高压系统普遍采用400V电压平台。因此，为适配高压快充环境，需提升高压电气系统的额定电压承压水平，三电系统、充电接口、OBC、空调压缩机等关键零部件需要重新适配。同时，为保障高负荷下的汽车安全性能，相关器件如数字隔离芯片、薄膜电容、连接器、熔断器、继电器等都需重新适配。SiC（碳化硅）由于其耐高压的特性，将成为构建整车高压平台的关键功率元器件材料。

　　1.3技术路线

　　高压快充技术平台架构主要包括三类，分别是纯800V电压平台、双400V电池组串并联组合、800V电压平台搭载额外DC/DC。

　　（1）纯800V电压平台：车中只有800V和12V两种电压级别的器件，电池包、电机电控、车载充电机（OBC）、变换器（DC/DC）、电加热控制器（PTC）、空调压缩机均适配800V电压。

　　图1 纯800V电压平台

　　（2）双400V电池组串并联组合：利用电池管理系统将电池组在串联、并联之间转换。在充电时，两个电池组可串联成800V平台供高电压快充；在放电时，两个电池组并联成400V平台供汽车运行使用，因此可直接使用原有400V高压部件。

　　图2 双400V电池组

　　（3）800V电压平台搭载额外DC/DC：整车搭载一个800V电池组，在电池组和其他高压部件之间增加一个额外的DC/DC将800V电压降至400V，车上其他高压部件仍采用400V电压平台。

　　图3 800V电压平台搭载额外DC/DC

　　表2 三种技术路线优劣势分析

　　2.高压快充技术发展趋势与挑战

　　2.1发展趋势

　　趋势一：纯800V高压平台逐步成为适配高压快充技术主流。采用纯800V高压平台，优势在于三电等关键零部件的迭代升级，车辆性能更好。劣势在于功率元器件需由IGBT替换为SiC，零部件成本提升。随着SiC功率器件的成本下降与普及应用，纯800V高压平台将成为主流技术方案。

　　趋势二：高压快充技术将推动电池材料及零部件迭代升级。石墨负极改性或使用硅负极，实现快充性能，利于延长电池使用寿命。800V架构下，有助于提升电机功率密度，并具备更好的热传导与散热性等优势。

　　趋势三：充电桩将持续升级，向高压大功率+液冷方案发展。多家企业发布高压平台产品与高压快充补能体系的建设规划，加速推进高压快充技术的落地应用。高压快充技术可采用液冷方式，通过内部循环的液冷板模块，冷却液与外部环境进行热交换，使得充电桩的功率部分能够实现全封闭设计。

　　2.2技术挑战

　　挑战一：高压快充技术对动力电池安全可靠性提出更高要求。首先是热效应，单体电芯仍要承受电流增大带来的发热问题；其次是锂析出效应，锂离子因无法及时嵌入负极石墨层而在负极表面沉积，最终形成锂枝晶刺破隔膜，导致内部短路和热失控；再次是机械效应，快充环境下高锂离子浓度易导致动力电池活性颗粒内部以及颗粒之间的应力错配，增加电池内阻，降低电池循环寿命。

　　挑战二：高压快充技术对充电模块与充电桩的设计制造能力要求更高。随着电压等级和充电等级的提升，充电模块需要具备更高的耐高压性和功率密度，同时对充电桩的材料选择与制造能力提出更高要求。

　　挑战三：用电高峰时或对电网造成较大冲击。高压快充技术需要更大的充电功率并与电网充分配合，但目前电网容量普遍不足，特别是在用电高峰期，高电压充电需求将增大电网负荷，对电网造成冲击。

　　3.首批汽车安全沙盒监管试点申报情况

　　2023年11月10日，市场监管总局质量发展局发布《关于确定首批汽车安全沙盒监管试点名单的通知》，广汽埃安新能源汽车股份有限公司与孚能科技（赣州）股份有限公司联合申请的750V高压快充技术入选。

　　广汽埃安是广汽集团旗下新能源汽车品牌，定位高端智能电动车，年产能突破40万辆，已推出AION S MAX、AION V Plus、AION LX Plus等多款车型，并发布旗下豪华品牌Hyper昊铂。孚能科技作为软包动力及储能电池生产商，业务范围涉及绿色交通与智慧储能等领域，已与国内外多家汽车品牌建立深度合作关系。

　　广汽埃安&孚能科技750V高压快充技术，具有高效充电区间大、充电功率高等优势，实现30%-80%充电时间仅15分钟，电池系统能量密度达到175wh/kg，整车行驶续航达到700km以上，可有效缓解新能源汽车的充电焦虑。该技术的电池系统高集成化、原材料全部国产化，运用了软包叠片技术、下壳体集成冲压水冷板技术、电气件液冷技术等。匹配自主研发的A480超充桩，车端峰值功率可达250kW，最大电压可达740V，采用液冷式充电系统，云端智能调度匹配柔性充电功能。

　　4.小结

　　随着新能源汽车产销量和市场渗透率的快速提升，为缓解充电效率低和里程焦虑等用车环节痛点，高压快充技术成为行业发展共识，但新技术应用对整车安全性能、电压平台适配、与电网充放电配合等带来诸多挑战。汽车安全沙盒监管试点针对高压快充技术可能存在的潜在未知风险进行深度安全测试，有助于防范和化解重大安全风险，倡导最佳安全实践，助力产业健康发展。

　　来源：中国汽车报