浅谈电动汽车充电功率及相关要素

来源：线束世界•作者：线束世界-Jimmy•2022-11-10 10:58

几天前与一位车企的朋友聊到电动汽车充电功率方面的内容。简要梳理下个人的一点理解，认知有限、仅供参考。

在IEC 62196、GB/T 20234等欧标、国标文件中，对电动汽车的充电电压、充电电流有相应的建议值，在此不作赘述，有兴趣的朋友可自行查阅。

此篇主要探讨提升充电功率的方向及需要注意的相关因素。

新能源汽车充电示意图

1 充电功率与速度

关于电动汽车充电的功率、电量、速度、电压、电流等参数，需回顾物理电学中与之相关的知识，即：功率=电压×电流，电量=功率×时间。

充电速度的快慢，是用充电时间的长短来衡量。由上可知：充电时间=充电量/充电功率。所以当电量一定时，提升充电功率就可以缩短充电时间，提升充电速度。

提升充电功率有两种方式：提升充电电压或加大充电电流。

注：由于电比较抽象，非专业人员较难理解。可把电类比为水。比如电压不变，加大特定截面所通过的电流，那么特定时间内所通过的电量会增多。同样，如果特定截面所通过的电流不变，把不等电位之间的压差加大，电流的流速会因压差的加大而加快，那么特定时间内所通过的电量也同样会增多。

自然界中能量的传递大多是由于能量的差异而形成的：从高能量处流向低能量处。其中压差是源动力，流态是表现形态。其他类型的能量传递基本也是如此，比如高山流水因重力势能的差异而形成水流。比如燃烧爆炸因温度、气压的巨大差异而驱动空气的快速流动等。

2 充电电流

提升电压或加大电流来提升充电功率各有特点，首先分析充电电流。

由于充电电路中的元器件都有电阻（室温条件下的超导体被发现和使用之前），那么电流通过时会有一部分电能转换为热能而损耗掉，即：能量损耗=电流²×电阻。所以加大电流显而易见的两个弊端：①加大电量的损耗，降低充电效率；②增大发热功率，提高热失效风险。

注：此处不得不再次提及导电端子的重要性，当充电电流已定时，降低端子的总接触电阻既可降低热失效风险，又可以提升充电效率，降低电能的无效损耗。

但如果一味以低电阻率的原材料来实现这一目的，却会适得其反。因为无论是充电接口的高频插拔需求，还是车载动态工况对抗微动磨蚀的功能需求，都需要导电端子又要有良好的力学性能实现其耐久性，提供长期、稳定、可靠、低电阻的电力传输功能。

3 充电电压

由上文可知，提高充电电压是提升充电功率，且有效规避热失效风险、提高充电效率的有效手段，比如民用的超远距离输配电，通常是采用高电压、低电流进行电力输送。

另外，采用高电压充电还有另外一个优势：低电流可缩减充电线束的截面积，从而降低线束重量、缩减使用空间等。

但高电压会对充电端和车载端有更严苛的耐电压要求。比如充电段的充电枪、充电线束、保险熔丝等的耐电压性能需随着电压升高而提升。比较有效的手段是绝缘材料的介电强度、CTI值、爬电距离和电气间隙的设计等，有兴趣的朋友可参阅IEC60664中的相关内容。

充电端耐电压的绝缘防护设计相对简单，且充电桩升级高压适配件，只需更换某些零部件。但车端适配高电压的需求相对麻烦很多，因为新能源汽车发展至今，车载元器件的耐电压性能是逐步提升的，充电电压的提升势必会引发多模块元器件耐电压性能的提升（比如动力电池、DC/DC、OBC等模块）。另外车内空间相对有限，所以较之充电端来说更为困难。

4 行业案例

据了解，目前特斯拉采用了高电流的方式提高充电效率。特斯拉的超级充电采用液冷线束的技术方案，通过强迫散热的方式降低大电流产生的热量，但此种技术方案对能量的损耗并没有改善，反而有所加剧。