驱动系统 · 升压充电技术解析 ：三种技术路线、四大解决方案、拓扑与原理、控制策略

- 关于电动汽车驱动系统升压充电技术的解析- 原创文章，非授权不得转载- 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 800V 系统逐渐成为主流，充电基础设施兼容性问题凸显，800V 电动汽车与 400V 充电桩不兼容现象时有发生。当前充电基础设施正朝着更高电压等级迈进，不过从消费者充电便利性考虑，支持 400V 充电桩仍有必要。为此，业界采用多种升压充电技术方案，其中复用电机和驱动 boost 升压方案因成本优势备受关注。

今天，我们将深入剖析这一话题，从基础设施现状到三种升压技术路线、从升压原理到4种典型案例说明、从电路拓扑到控制方法。希望通过多维度的探讨，能全面系统的梳理清楚电动汽车升压充电技术。主要回答下面几个关键问题：

电动汽车充电基础设施面临怎样的兼容性问题？

市场上直流充电桩电压等级分布及发展趋势如何？

业界解决兼容性问题的升压充电技术方案有哪些？

复用电机和驱动 boost 升压方案的电路拓扑和控制方法是怎样的？

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：独立式

3.2 方案二：切换式

3.3 方案三：复用式

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

4.2 比亚迪方案

4.3 华为方案

4.4 现代方案

4.5 小鹏方案

5. 控制方法(知识星球发布)

5.1 电机的零扭矩

5.2 电感的优选

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。

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。

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。

那么，在800V充电桩尚未完全普及的当下，800V电动汽车在面对400V充电桩时，要如何充电呢？是否可以利用先用组件、在不增加成本基础上，实现这一功能呢？

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。

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。

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。

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

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?

如下图所示，在boost电路中，核心元件包括一个电感L和一个开关管M1。当M1闭合时，在输入电压Vin的作用下，电感L中的电流会按照U=L*di/dt的规律变化。而当M1断开时，电感L会产生感应电动势，这个电动势与Vin叠加后输出到Vout，从而实现升压。

图片来源：网络

图片来源：网络

那么，在复用电机绕组的情况下，是如何形成boost电路的呢？(知识星球发布)

...

4.2 比亚迪的技术方案

(知识星球发布)

...

4.3 华为方案解密

(知识星球发布)

...

4.4 现代汽车方案解密

(知识星球发布)

...

4.5 小鹏汽车方案解密

(知识星球发布)

...

以上，我们通过几个典型的电路拓扑，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。针对这些技术特征，下面我们从控制算法层面，进一步探讨下如何实现升压充电功能？...

5.1 电机的零扭矩

(知识星球发布)

...

5.2 电感的选择

(知识星球发布)

...

图片来源：Vitesco

08 结语

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!