特斯拉semi兆瓦級充電技術詳解

2023年上海國際車展電動車新車數量顯著高于燃油車，國產汽車電動化勢不可當，比亞迪仰望等可謂風頭盡出，整體感覺自主品牌新能源汽車產品線已全面鋪開，品牌向上進軍高端豪華市場。

隨著電池電量的增加及用戶對快充的迫切需求，多家車企推出了配備 800V 高壓快充技術的電動車新車，小鵬汽車發布智駕轎跑 SUV 小鵬 G6，搭載全域 800V 技術，充電 10 分鐘，續航 300km；理想汽車發布 800V 超充解決方案，能夠實現充電 10 分鐘，續航 400km，預計將首次搭載麒麟 4C 倍率電池。除此之外，合創發布 V09 車型，預計將搭載 800V高壓快充，實現充電 10 分鐘續航超過 400km，起亞、遠航、紅旗等車企也都有 800V 高壓快充車型發布。

眾多主機廠和全球知名的汽車零部件供應商，主機廠包括小鵬、理想、深藍、廣汽埃安等，零部件供應商包括博格華納、采埃孚、華為、匯川等，紛紛推出了自主研發的高壓電驅系統，以及相關技術如 SiC 碳化硅功率模塊和油冷電機。高壓電驅系統的提前布局，將為 800V 高壓快充產業放量做好充足的準備。

高電壓已然成為了新能源汽車的發展趨勢，目前因成本只在部分高端車型推廣，關于800V?高壓快充前期文章介紹的比較多，不重點說800V?高壓快充，具體可以看下大功率充電技術詳解（包含液冷充電、800V充電），主要聊下另外一個趨勢大電流。限制電連接載流能力的主要表現就是電連接的溫升，在符合溫升要求的前提下，增大電流就意為著導體的線徑要增大，連接器變大、充電座變大，但不能無約束的增大，因為這樣會影響其安裝便利性，操作便利性，也會導致安裝空間變大，所以我們看到了液冷充電，通過對電連接進行主動冷卻，大幅提升其載流能力，也看到了特斯拉使用鋁棒，在一定程度提升了載流能力，但也不影響其安裝空間，并提升了安裝便利性。

也看到了特斯拉使用鋁棒，在一定程度提升了載流能力，但也不影響其安裝空間，并提升了安裝便利性

動力電池在幾年前，使用銅、鋁排替換了高壓線束同時通過FPC替換了低壓線束，使得整個箱體看起來更加美觀，并且節省了布置空間，同時也更利于自動化生產

安波福把這種方案拓展到了電池包以外的電連接部位，如充電插座與電池包之間、電池與電機控制器之間等。

采用Busbar替代高壓線束，使原來的柔性狀態變成了剛性狀態，而且更加扁平化，能夠使安裝空間變得更加緊湊，安裝路徑更加清晰，更利于自動化裝配，但同時此方案在密封防護、屏蔽處理有一定的難度，需要對整個高壓電氣系統進行系統設計。 ? ? ?

隨著電池容量的不斷增大，充電電流不斷增大，目前充電座提升充電電流有兩種方案:被動冷卻、主動冷卻；

被動冷卻：增大導體截面積，增大散熱面積，降低通流產生的熱量；如果采用電纜的結構，線徑增大，但是散熱面積增大有限，另外大線徑（超過95以上），壓接和超聲波焊接難度增大，或者工藝無法實現，給載流能力提升帶來很大困難，使用busbar更利于獲取更大的接觸面積及散熱面積，較電纜的載流能力有很大優勢，另外采用busba可以螺栓連接，連接更簡單、可靠，即使匹配了液冷槍，能夠帶走充電座的熱量也是有限的，想要達到槍同等級別的能力，還是需要增大導體面積，此時只能采用busba。

主動冷卻：1）大功率液冷充電槍是通過一個電子泵來驅動冷卻液流動，冷卻液在經過液冷線纜時（液冷線纜在工作時由于承載大電流會發熱），帶走線纜及充電連接器的熱量，回到油箱（儲存冷卻液），然后通過電子泵驅動經過散熱器散發熱量，如此循環工作，可以達到小截面積線纜通載大電流、低溫升的要求，這種方案槍線能夠得到很好的冷卻，線徑更細，更方便充電，婦女小孩都可以操作，但是對于插座來講線束沒有冷卻，不利于獲得更高的電流。

2）在充電插座上增加液冷版，利用整車的電池系統冷源對充電插座連接部位進行冷卻，目前新能源車基本標配液冷，且冷卻液溫度較目前充電樁的冷卻液低，易獲得更大的充電電流，但此種方案可能更適用于大電量的商用車，就比如特斯拉semi兆瓦級充電，槍、座同時冷卻，乘用車電量較商用車低很多，采用被動冷卻方式即可。

特斯拉semi兆瓦級充電

從特斯拉公布的對比圖看，V4樁的性能提升可謂是非常之大。導體的電流密度由V3的13A/mm2提升至了35A/mm2，提高了近3倍（見下方柱狀圖）。

充電電纜電流密度的提升得意于特斯拉V4充電樁采用了浸入式冷卻技術，V3充電樁采用的是冷卻管路冷卻導體。

大功率液冷充電槍是通過一個電子泵來驅動冷卻液流動，冷卻液在經過液冷線纜時（液冷線纜在工作時由于承載大電流會發熱），帶走線纜及充電連接器的熱量，回到油箱（儲存冷卻液），然后通過電子泵驅動經過散熱器散發熱量，如此循環工作，可以達到小截面積線纜通載大電流、低溫升的要求。

正負極電纜分別與正、負冷卻管路構成整個冷卻回路。

正因為如此V4整體要比V3看上去更大一些。

Elon 說，新的 Supercharger V4 系統將支持 1000V 充電，其充電電纜與當前的 V3 電纜像蛇形一樣優雅，而不是像象鼻一樣，考慮到 1MW以上的充電功率，特斯拉采用了創新的液體冷卻技術。

特斯拉V3的最大充電功率為250KW，V4的電纜電流密度是V3的2.5倍，相同電纜截面積的電纜，V4的充電功率可提升至625KW，另外?Supercharger V4 系統將支持 1000V 充電，電壓提升了2倍以上，所以在與V3同樣充電電纜截面的條件下，?Supercharger V4 的充電功率最低可以達到1.25兆瓦。

這也就解釋了Elon 說的，新的 Supercharger V4 系統將支持 1000V 充電，其充電電纜與當前的 V3 電纜像蛇形一樣優雅，而不是像象鼻一樣，下圖是semi充電槍與V3充電槍的對比。Supercharger V4充電接口從圖上看不同于特斯拉的其他接口，看上去比V3的槍線稍微粗一些，外部好像套的是防磨的套管。

正式因為?Supercharger V4?提供了兆瓦級的充電，特斯拉semi才實現了30min充電70%的電量，從特斯拉semi、30min充電70%，我們再來反推一下他的30分鐘的充電功率。

我在維基百科查到，特斯拉semi動力電池的電輛是900KW，70%的電量為630ＫＷ，30min充電630ＫＷ，那充電功率就在1.26兆瓦，跟前邊的推論基本一致。

按照推論充電功率在1.26兆瓦，電壓平臺為1000V，如果按照恒流充電的策略，特斯拉semi前30min的充電電流將達到1260A。

結合Supercharger V3，V3充電soc在10%~25%區間充電功率達到250KW，25%~60%區間充電功率降至150KW，受到電池發熱后的限制，不得不把充電功率下調，以此來看特斯拉semi的充電功率應該會是同樣的策略。

前期我們看到的特斯拉semi的充電口是這個樣子的，由4對功率端子組成達到兆瓦級的充電功率，提升充電速度。

充電時槍是這樣子，怎么看都是個臨時方案。

現在新的充電槍結構是多觸電，扁平結構，個人分析扁平結構的端子整體可以獲得更大的載流能力，不用再分散成為幾個功率端子，這樣更加的有利于液冷方案的實施。另外從充電座端講，充電座采用扁平端子，可以使用銅牌或鋁牌并聯的方式進行連接，使充電座更加的簡單安裝，且比電纜更能獲得更高的載流能力，就如下方結構的充電插座一樣。

從特斯拉來看，歐美在充、換電這兩種路線上，不管是乘用車、重型商用車篤定了大電流充電的路線，估計不會有發展換電可能，CharIN 在前面幾個月正式推出了用于重型車輛的兆瓦充電系統（MCS）直流快速充電連接器。

從歐美的觀點來看：◎重型車輛根據不同的梯度來配置不同的里程；◎圍繞配電和儲能網絡構建快充系統；◎重卡和乘用車采用相似的可支持的結構發展。

CharIN給出的MCS連接器的具體要求：◎單導電插頭；◎最大電壓1.250V；◎最大電流3000A；◎PLC + ISO/IEC 15118；◎觸摸安全（UL2251）；◎充電連接器手柄上的軟件解釋覆蓋開關；◎遵守OSHA和ADA（及當地同等標準）標準；◎FCC A類EMI（和當地等效）；◎位于車輛左側，大致與臀部高度；◎能夠實現自動化（支持充電機器人）；◎UL（NRTL）認證；◎網絡安全；◎V2X（雙向）

MCS的設計最大電流為3,000A（3kA）,最高可達1,250V（1.25 kV）,整體的設計規格最高的定義為3,750kW（3.75MW）峰值功率。這和CCS Combo（Type1和Type2）連接器的 350-500kW 高出接近10倍。