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- 关于电动汽车驱动系统升压充电技术的解析- 「SysPro电力电子」知识星球节选- 原创文章，非授权不得转载(上海普同律师事务所备案、监管)- 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布，欢迎学习、交流导语：随着电动汽车技术的迅猛发展，800V高压系统正逐渐崭露头角，成为市场的新热点。这一技术不仅显著提升了电动汽车的性能，还带来了快速充电的显著优势。然而，在新旧技术交替的关键时刻，一个不容忽视的问题浮现出来：充电基础设施的兼容性问题，特别是800V电动汽车在面对400V充电桩时，如何充电？
今天，我们一起来聊聊这一话题。首先，探讨下这一现状，剖析市场上直流充电桩的电压等级分布及其变化趋势，从而揭示：充电基础设施向更高电压等级过渡的必然趋势。接着，我们将聚焦业界为解决这一兼容性问题所采取的三种升压充电技术方案：单独的升压模块、改变电池包模组的串并联方式、复用电机和驱动的boost升压方案。对于每种方案，我们会深入解析其工作原理和控制方法。简而言之，文章主要为了搞明白以下几个问题：
充电基础设施目前面临哪些兼容性问题？
市场上直流充电桩的电压等级是如何分布和变化的？
业界是如何通过升压充电技术方案来解决这些兼容性问题的？
复合升压充电方案的控制策略？
目录1. 充电基础设施的兼容性问题
2. 充电基础设施现状
3. 升压充电技术的三种方案
3.1 方案一
3.2 方案二
3.3 方案三
4. 三种主流的驱动复用升压电路拓扑(知识星球发布)
4.1 Boost原理(知识星球发布)
4.2 比亚迪方案(知识星球发布)
4.3 华为方案(知识星球发布)
4.4 现代方案(知识星球发布)
4.5 小鹏方案(知识星球发布)
5. 控制方法(知识星球发布)
5.1 电机的零扭矩(知识星球发布)
5.2 电感的优选(知识星球发布)
6. 结语
注: 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布(点击文末"阅读原文")
01
充电基础设施的兼容性问题
随着电动汽车技术的持续进步，800V系统凭借其出色的性能和快速补能的优势，正逐步成为市场的主流选择。如今，越来越多的电动汽车开始搭载这一高压系统，其在市场中的占比也呈现出稳步上升的趋势。不过，在800V系统逐渐取代传统400V系统的进程中，充电基础设施的兼容性问题开始逐渐显现。
图片来源：网络
以鸿蒙智行的某几款车型为例，有车主反映，在使用官方推荐的750V以上的高压直流充电桩进行充电时一切正常，但若使用500V的低压直流桩，就可能会出现不兼容甚至无法充电的情况。这一现象凸显了当前充电基础设施在应对高压系统时的挑战。
图片来源：hofer powertrain目前，市场上主流的直流充电桩主要提供三个电压等级的输出：500V、750V和1000V。在电动汽车发展的初期阶段，由于电池包电压普遍为400V，因此500V的充电桩电压已经能够满足充电需求。但随着电池包电压的不断提升，750V甚至1000V的充电桩变得愈发重要，以确保电池能够得以充分充电。
图片来源：网络02充电基础设施统计数据
根据“中国充电工况”项目组的数据，截至2024年6月，全国直流充电桩的电压等级分布已呈现出显著趋势：1000V电压平台占比达到33.1%，750V电压平台占比58.2%，而500V电压平台仅占8.7%。这一数据清晰地表明，充电基础设施正在逐步向更高电压等级迈进。
到了2024年11月，最新发布的高速直流桩电压平台占比数据进一步印证了这一趋势。数据显示，1000V电压平台占比已上升至44.4%，750V电压平台占比为43.7%，而500V电压平台占比则为11.9%。
图片来源：网络
从整体来看，中国的直流充电基础设施发展势头强劲。无论是在市场总体情况，还是在“充电焦虑”相对严重的高速路段，绝大多数充电桩均能够满足800V电动汽车的充电需求。可以说，在中国市场，支持800V电压平台的充电桩占比已经处于领先地位。
图片来源：网络
03
三种主流的升压充电技术方案
根据目前的充电桩分布现状，从当前消费者的充电便利性角度考虑，选择能够支持500V充电桩的800V电动汽车显然更为明智。为了实现升压充电功能，业界主要采用了以下三种技术路线：
3.1 方案一：独立式第一种技术路线是使用单独的升压模块。例如Boost DCDC或充电泵。这些技术的原理相对简单，但存在明显的缺点。由于需要专门为兼容500V直流充电桩设计高功率的转换器，因此在成本和空间占用上都存在较大的劣势。
图片来源：VICOR
3.2 方案二：DPDT切换式
第二种技术路线是通过一组继电器（开关）来改变电池包模组的串并联方式，从而兼容400V/800V充电桩。这一技术路线在欧美车企中较为流行，特别是在新一代高压电气架构中得到了广泛应用。
图片来源：网络
例如，大众SSP平台、宝马GEN6、特斯拉Cybertruck等车型均采用了这种方案。以Cybertruck为例，其电池包被设计成两个400V的子模组，通过一个单刀双掷DPDT开关来改变它们的串并联关系，从而实现对500V直流充电桩的支持。具体来说，当DPDT处于状态一时，子模组串联，电池包电压为800V等级；当DPDT切换至状态二（即1、3接触，2、4接触）时，子模组并联，电池包电压为400V。
图片来源：网络
图片来源：网络
3.2 方案三：复用升压式
第三种技术路线是复用电机绕组和驱动的boost升压方案。
这一方案巧妙地利用了电机绕组作为boost电感，并利用逆变器中的功率器件作为boost的开关管，从而实现升压充电功能。其优势在于充分利用了电驱系统中的已有零件，因此具有较好的成本优势。比亚迪、华为、小鹏、现代等厂家均有相关的技术。
我们以现代E-GMP平台的宣传资料为例，可以看到，相较于传统方案，该技术通过复用驱动电机和逆变器实现了400V升压至800V，省去了一个单独的升压充电器。
图片来源：现代汽车
E-GMP的电机绕组设计也展示了这一技术路线的特点，即相比于普通电机的三相接线端子，现代的Multi-charging技术需要引出电机中性点，电机共有四个接线端子。
图片来源：现代汽车
了解了三种主流的升压充电技术方案后，下面我们从聚焦于复用升压充电技术，从原理角度对其进行解释，然后从硬件拓扑角度，一起看看比亚迪、华为、现代、小鹏四种拓扑结构。
04驱动复用升压电路拓扑
(知识星球发布)
4.1 Boost基本原理
为了理解升压充电的原理，我们首先需要了解最基本的boost电路是如何工作的？
...
那么，在复用电机绕组的情况下，是如何形成boost电路的呢？
...
了解了基本原理，那么，主流OEM公司的的具体的升压充电方案拓扑有哪些呢？我们一起来看看。
4.2 比亚迪
首先是比亚迪。...
4.3 华为
接下来是华为。...
4.4 现代汽车
再来看现代汽车。...
4.5 小鹏汽车
最后是小鹏汽车。...
以上，我们通过几个典型专利的电路拓扑，站在硬件拓扑和工作原理的角度对复用升压进行了解释和说明，那么，站在软件控制视角，控制策略和方法又是什么呢？哪些地方需要我们特别注意呢？
05复用升压充电的控制策略
(知识星球发布)
在深入介绍了上一章中几个典型专利的电路拓扑后，我们可以发现，这种技术路线的电路拓扑实际上具有诸多共性特征。
在控制方法层面，除了采用常规的boost控制策略外，由于复用定子绕组会带来电磁耦合，所以在控制过程中必须充分考虑电机的特性，以避免对电机系统产生负面影响。
图片来源：Vitesco
5.1 电机的零扭矩控制
首先，我们来看电机的零扭矩问题。...
5.2 电感的优选
接下来，我们来看电感的优选问题。...
08 总结到此，关于电动汽车的升压充电功能解读基本技术了，我们再简单回顾下：
首先，剖析了充电基础设施面临的兼容性问题，如 800V 电动汽车与 400V 充电桩的充电难题。其次，阐述了市场上直流充电桩的电压等级分布及向更高电压等级过渡的趋势。再者，详细介绍了业界为解决兼容性问题采用的三种升压充电技术方案：包括单独升压模块、改变电池包串并联方式、复用电机和驱动 boost 升压方案，并对复用升压方案的电路拓扑和控制方法展开探讨。通过这些内容，为理解电动汽车升压充电技术提供了全面且深入的视角 。
感谢你的阅读，希望有所帮助！
来源：hofer powertrain
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2025年3月15日
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