思瀚发布《充电模块技术发展趋势报告》
思瀚产业研究院    2025-02-27

在新能源汽车实现了高续航里程之后，充电难题将成为新能源汽车行业后续需要重点解决的问题。目前，行业内主要有三大类解决方案，第一类是以蔚来为代表的换电方案，第二类是以特斯拉为代表的大电流快充方案，第三类是以保时捷等为代表的高压快充方案。三种方案均需要通过充电模块对动力电池进行充电，这对充电模块的性能提出了更高的要求。

随着功率等级的提升，充电模块的内部结构设计难度和电子元器件集成难度也随之提高，在保证充电模块能够适配高电压平台的同时也要尽可能提高产品的功率密度和转换效率，保证其安全性和可靠性，降低维护成本和迭代成本，并提升电能利用效率，减少电能损失。

①大功率、高效率、高功率密度、宽电压范围趋势

A、大功率

充电模块的功率是指单位时间内模块输出的电能，充电模块功率越大，单位时间内输出的电能越多。随着新能源汽车的技术发展，动力电池容量和充电倍率得到有效提升，为匹配快充需求，直流充电桩的输出功率也朝着更大方向发展。作为直流充电桩的核心部件，单个充电模块的功率大小和充电模块的数量直接决定了直流充电桩的功率大小。充电模块的功率由早期的 3KW、7.5KW、15KW，发展至目前以 20KW 和 30KW 为主的市场应用格局，并有望向 40KW、60KW 甚至更高功率等级的应用方向发展。

B、高效率

充电模块的效率通常指转换效率，即充电模块的输出功率和输入功率的比值，体现充电模块对电能的利用效率。充电模块从电网获取的电能在工作过程中会有不同程度的能量损耗，转换效率越高，能量损耗则越低。具有高转换效率的充电模块为用户节省了电费，节约了能源，是充电模块绿色环保发展趋势下的必然要求。

C、高功率密度

提高直流充电设备输出功率主要通过增加充电模块数量或提高单个充电模块的功率，以提高直流充电设备总功率的方式实现。在充电桩体积一定的情况下，无法持续通过增加充电模块数量以提升单桩功率，而提高单个充电模块的功率密度是实现单桩功率提升的有效路径。

D、宽电压范围

不同新能源汽车车型具备不同的充电电压等级，直流充电设备要想满足新能源汽车充电需求，需要输出相对应的电压，而直流充电设备的输出电压范围取决于充电模块的输出电压范围。目前，新能源汽车根据带电量不同选择不同的充电电压等级，一般新能源小型代步车的充电电压通常为 48V、60V 和 72V；一般新能源乘用车的充电电压范围约为 250V 至 450V；新能源大巴车、公交车等中大型车辆由于带电量较大，其充电电压范围约为 450V 至 700V；保时捷 Taycan、小鹏G9 等高压车型充电电压可达 800V。

未来，随着对续航里程、充电速度要求的提高，部分新能源汽车电压范围有望升至 1,000V。2020 年 6 月，国家电网联合中电联发布《电动汽车 ChaoJi 传导充电技术白皮书》，推动 ChaoJi 充电标准的制定与发展，其中充电接口设计方案的最高电压达 1,500V，预示了高压化的行业发展方向。为了能够覆盖更多新能源汽车车型的充电电压需求，实现单个充电桩可为多种新能源汽车车型提供充电服务，充电模块未来也将继续往更宽输出电压范围的方向发展。

②散热模式不断改进

在散热模式方面，目前行业内的主流散热模式为直通风的风冷模式，但由于充电桩长期暴露于室外空间，室外较为恶劣的环境容易导致充电模块发生故障。为解决该问题，行业内主流生产商不断改进散热模式，提高充电模块的防护性，发展出独立风道散热方式。

通过优化风道设计，将电子元器件设计在模块上方密闭箱体中，散热器放置在密闭箱体下侧，散热器与密闭箱体四周进行防水防尘设计，发热电子元器件集中贴在散热器内侧，风扇仅对散热器外侧吹风进行散热，使电子元器件免于粉尘污染和腐蚀，大大减少了产品故障率，提高了充电模块的可靠性和使用寿命。

风冷散热模式采用高转速风扇强力排风，再加上充电桩的散热风扇，会产生较大噪音。为降低噪音，提高产品防护性，行业内发展出液冷散热模式。与风冷充电模块相比，液冷充电模块系统内部的发热器件通过冷却液与散热器进行热交换，噪音更低。同时，液冷充电模块采用全封闭设计，与灰尘、易燃易爆气体等杂质杂物无接触，具有更高防护性，进而提升使用效率和使用寿命。

液冷散热模式相比风冷散热模式具有低噪音、高防护性的优点，但目前成本较高，适用于对噪音和防护性要求较高的场景。未来，随着技术进一步发展，液冷散热模式有望成为风冷散热模式的重要补充。

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