高電壓的案例
深度解讀：全新奧迪Q2L E-tron高電壓部件
SX6
7.1 高電壓蓄電池開關盒SX6組成
高電壓蓄電池的電流傳感器G848
高電壓蓄電池功率保護器1 J1057，HV正極
高電壓蓄電池功率保護器2 J1058，HV負極
高壓蓄電池預充電保護器J1044，HV正極
高電壓直流充電接觸器1 J1052，正極
高電壓直流充電接觸器2 J1053，負極
高電壓蓄電池保護電阻N662
高電壓系統保險絲S350
高電壓系統電容器
J840
展開 深度解讀：全新奧迪Q2L E-tron高電壓部件
SX6
7.1 高電壓蓄電池開關盒SX6組成
高電壓蓄電池的電流傳感器G848
高電壓蓄電池功率保護器1 J1057，HV正極
高電壓蓄電池功率保護器2 J1058，HV負極
高壓蓄電池預充電保護器J1044，HV正極
高電壓直流充電接觸器1 J1052，正極
高電壓直流充電接觸器2 J1053，負極
高電壓蓄電池保護電阻N662
高電壓系統保險絲S350
高電壓系統電容器
J840
展開 高電壓平臺技術解析
但這些方案并不能從根本上避免副反應的發生，如果想要實現4C甚至6C充電倍率的超快充，還需要在電池材料、高控制精度的BMS（電池管理系統）等方面實現突破。
在電驅動系統方面，電壓的提高會對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離提出更高的要求，將對電氣部件的設計和成本帶來影響，但在工業電機等領域還是有比較豐富的高壓應用經驗可以借鑒，主要的難點在電機控制器的核心元件——功率半導體器件。目前滿足車規級標準的功率半導體器件中，最主流的硅基IGBT耐壓等級在600-750V，能在800V平臺上使用的高壓IGBT產品并不多，還存在著損耗高、效率低的缺點。
只是由于目前在產能和成本方面仍無法與IGBT相媲美，碳化硅器件的普及還需要時間，業內對2025年碳化硅MOSFET的滲透率預期普遍在20%左右，未來幾年內IGBT仍將是電驅動系統最主流的功率半導體器件。
在空調壓縮機、PTC、DCDC、車載充電機等部件方面，面向高電壓平臺的開發也在進行中。根據業界人士的分析，相關的量產工作均有望于今年年內完成，一旦產業鏈趨于成熟，可以快速拉低整個制造成本。
星星充電、普天新能源、特來電等充電服務商，均具備了400kW以上充電樁的技術儲備。但目前我國采用的電動汽車充電標準還是2015年頒布的，最大電壓和電流分別為950V、250A，最大充電功率被限制在240kW。充電樁新國標的落地，也將進一步推動相關產品的應用。
總的來說，電動車高電壓平臺技術所需的配套方案已經基本具備，何時進行高電壓平臺的量產開發工作、以何種方式應用這一技術的問題，已經擺在了各個車企面前。
車企在高電壓平臺方面的布局
在高電壓平臺方面，第一個吃螃蟹的是2019年上市的保時捷Taycan(參數|詢價)。
展開 技術貼：電動汽車高電壓平臺技術解析！
可以說，國內廠商在高電壓平臺方向上的開發工作也并不落后。
前景很美好但距離很遙遠。
雖然高電壓平臺+超級充電樁技術的發展，為電動車描繪出了一個美好的未來，但在落地推廣的層面，還是陷入了“先有雞還是先有蛋”的爭執中。
對于整車廠來說，在沒有基礎設施配套的前提下，推出一款高電壓平臺的產品仍將使用戶面臨充電困難的問題。對此，北汽藍谷、嵐圖汽車的相關人士均表示，雖然一直在關注高電壓平臺和超級充電樁技術的發展，但尚未有推出相關車型的打算。
無論是“車等樁”還是“樁等車”，整車廠和充電服務商的顧慮都是可以理解的，還需要國家在充電基礎設施建設和電動車開發方向上，加以引導和推動。
編輯點評：雖然電壓平臺的升高，意味著電動車諸多零部件的重新開發設計，以及高壓充電網絡從無到有的布局建設，讓我們距離產品的普及還有很長一段距離要走。但就像快充技術改變了大家使用智能手機的習慣，電動車高電壓平臺技術的落地也會對電動車產品的技術走向和使用體驗產生巨大的影響。當基于電壓平臺升高的量變，使電動車的便利性達到了媲美燃油車的質變，那么取代燃油車的那一天還會遠嗎？
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深度解讀：全新奧迪Q2L E-tron高電壓部件
高電壓直流充電接觸器1 J1052，正極
高電壓直流充電接觸器2 J1053，負極
高電壓蓄電池保護電阻N662
高電壓系統保險絲S350
高電壓系統電容器
J840
7.2 高電壓蓄電池開關盒SX6充電結構
展開 全固態電池在高電壓下的界面失效機制
【研究背景】
全固態鋰電池（ASSLBs）具有高安全性和高能量密度，是下一代電池重要的技術路線。聚環氧乙烷（PEO）是一種性能優良的固態電解質，具有良好的離子傳導能力，且對正負極活性物質具有較好的界面潤濕能力。
然而，PEO的電化學窗口較窄，當充電電壓高于3.9V（vs. Li/Li+）時，PEO會發生電化學分解。因此，與高電壓正極（LiCoO2、NCM）相匹配時，PEO基固態電池通常呈現出較差的電化學性能。通過對正極表面包覆或PEO進行結構改性，可以改善PEO基固態電池的循環穩定性。然而，PEO基固態電池在高電壓下真正的失效機制仍需深入研究。
【工作介紹】
近日，北京大學深圳研究生院潘鋒教授課題組通過在LiCoO2表面包覆一層高電壓下性質穩定的Li3AlF6材料，改善電解質-正極界面穩定性，大大提升了PEO基固態電池在高電壓下的電化學性能。同時，對PEO基固態電池在不同電壓下的失效過程和原因進行分析。研究表明，在3.0-4.2V電壓區間內，PEO基固態電池的容量衰減主要歸因于LiCoO2的表面發生結構失效，生成CoO相；在3.0-4.5V以及更高的電壓下，除LiCoO2結構失效外，PEO自身開始出現分解，離子電導率下降導致電池阻抗值增大，加劇了LiCoO2/PEO/Li電池的失效。該工作以“Insights Into the Interfacial Degradation of High-Voltage All-Solid-State Lithium Batteries”為題發表在國際頂級期刊“Nano-Micro Letters ”上。碩士研究生李家文為該論文第一作者，楊盧奕副研究員、宋永利副研究員、潘鋒教授為通訊作者。
【內容表述】
圖1. LAF@LCO的結構表征分析。
展開 AFM：利用鑭系收縮，構筑高電壓LiCoO2正極
電極材料，尤其是正極材料，直接關系到電池的工作電壓和容量，是獲得高能量密度的關鍵。鈷酸鋰（LiCoO2）作為便攜式電子產品的首選正極材料，可以通過提高截止電壓上限來進一步提高容量和能量密度，但在高于4.35 V（相對于Li+/Li）的電壓下，其較差的結構穩定性導致其循環性能較差。若能解決 LiCoO2在高電壓下的結構穩定性，將會進一步推動高能量密度電池的發展。
02
成果背景
目前，許多研究人員對高電壓LiCoO2（≥4.5 V）進行了深入研究，并通過各種改性策略提高其循環壽命，特別是利用外來離子摻雜。例如，Ren的課題組報道了La-Al共摻雜，可以通過抑制循環過程中的相變來提高4.5 V下LiCoO2的結構穩定性等（Nat. Energy, 2018, 3, 936）。對外來離子摻雜的研究引發了人們對摻雜元素尺寸和摻雜位點對LiCoO2的高電壓穩定性的影響的思考。
鑭系元素（表示為Ln）具有相似的化學性質，因其具有相同的外層電子排布，除了4f電子的數量。隨著原子序數的增加，電子填充到電子屏蔽的4f軌道，導致有效核電荷增加，離子半徑減小，即鑭系收縮現象。受此啟發，來自北京交通大學王熙、北京大學潘鋒、中科院化學所姚建年團隊聯合開發了一種鋰脫嵌/摻雜策略來實現Ln摻雜的LiCoO2（Ln-LCO，Ln=Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Er, Lu），其中Ln陽離子占據Li位點，發現它們的循環穩定性隨著鑭系元素收縮而增加。
展開 技術文章｜如何設計可靠性更高、尺寸更小、成本更低的高電壓系統解決方案
工廠自動化設備、電網基礎設施應用、電機驅動器和電動汽車 (EV) 等高電壓工業和汽車系統能夠產生數百至數千伏的電壓，這不僅會縮短設備壽命，甚至會給人身安全帶來重大風險。本文將介紹如何利用全新隔離技術來保證這些高電壓系統的安全，從而提高可靠性，同時縮小解決方案尺寸并降低成本。
隔離方法
集成電路 (IC) 實現隔離的方式是阻斷直流和低頻交流電流，而允許電源、模擬信號或高速數字信號通過隔離柵傳輸。圖 1 展示了三種用于實現隔離的常用半導體技術：光學（光耦合器）、電場信號傳輸（電容式）和磁場耦合（變壓器）。
(a)
(b)
(c)
圖 1：半導體隔離技術：光耦合器 (a)；
電容式 (b)；變壓器 (c)
TI 利用電容隔離技術和專有集成平面變壓器（磁隔離），以及先進的封裝和工藝技術，力求提升我們大型且品類齊全的隔離式 IC 產品系列的可靠性、集成度和性能。
電容隔離
電容隔離技術基于穿過電介質的交流信號傳輸。TI 的電容隔離器使用介電強度很高的 SiO2 電介質構建。因為 SiO2 為無機材料，所以在不同濕度和溫度條件下都非常穩定。此外，我們專有的多層電容器和多層鈍化方法可降低高電壓性能對任何單層的依賴，從而提高隔離器的質量和可靠性。我們的電容技術支持的工作電壓 (VIOWM) 為 2kVRMS，可承受的隔離電壓 (VISO) 為 7.5kVRMS，并且能夠承受 12.8kVPK 的浪涌電壓。
磁隔離
磁隔離通常用于需要高頻直流/直流電源轉換的應用。
展開 大眾ID.4純電動汽車高電壓系統詳解（一）
大眾ID.4純電動汽車是2021年世界年度車型，高電壓系統經過全新設計，與模塊化純電動平臺架構無縫集成。動力蓄電池是車輛底盤的一部分，安裝在車輛下部，以提供較低的重心。ID.4純電動汽車高電壓系統如圖1所示。
圖1 ID.4純電動汽車高電壓系統
ID.4上市后先配備了82kWh的動力蓄電池，稍后將提供62kWh動力蓄電池的車型。82kWh動力蓄電池在12個電池模塊中有288個單體電池。這些電池模塊安裝在一個輕型鋁制結構的殼體中，動力蓄電池外殼用螺栓固定在車身上。
ID.4可以通過交流（AC）和直流（DC）快速充電樁充電。車載充電器允許ID.4充電使用家用或公共2級充電樁，動力蓄電池充電1h，可以行駛約53km，并在約7.5h內充滿電（圖2）。在直流快速充電站，使用125kW的充電樁，ID.4可以在大約38min內從5％充電到80%，充電口如圖3所示。
圖2 ID.4充電
圖3 ID.4充電口
一
電氣元件位置
ID.4純電動汽車的高電壓電氣元件包括動力蓄電池AX2、電壓轉換器A19、高電壓加熱器（PTC）ZX17、PTC加熱器元件Z132、空調壓縮機VX81、動力蓄電池充電器AM、充電口UX4、三相電流驅動電機VX54、電機電力和控制電子裝置JX1，電氣元件位置如圖4所示。
圖4 電氣元件位置圖
二
動力蓄電池AX2
82kWh鋰離子動力蓄電池AX2的最大交流充電功率為11kW，最大直流充電功率為125kW。包括12個蓄電池模塊，如圖5所示。
展開 新能源汽車高電壓組件結構淺析
圖11 扁平式高壓導線連接器插座的結構
1—屏蔽線的電氣觸點；2—高電壓導線的電氣觸點；3—接觸保護；4—機械鎖止件；5—高壓互鎖回路的插座
圖12 松開圓形高壓導線連接器的方法
圖13 圓形高壓導線連接器及其插座的結構
1—高電壓導線；2—鎖止元件操作部位；3—外殼；4—鎖止元件；5—高壓互鎖回路接口；6—用于屏蔽的接口；7—高電壓接口（負極）；8—導線連接器連接位置標記；9—高壓互鎖回路接口；10—高電壓接口（正極）
4 動力電池組
4.1 動力電池的性能指標
新能源汽車高電壓組件結構淺析
圖11 扁平式高壓導線連接器插座的結構
1—屏蔽線的電氣觸點；2—高電壓導線的電氣觸點；3—接觸保護；4—機械鎖止件；5—高壓互鎖回路的插座
圖12 松開圓形高壓導線連接器的方法
圖13 圓形高壓導線連接器及其插座的結構
1—高電壓導線；2—鎖止元件操作部位；3—外殼；4—鎖止元件；5—高壓互鎖回路接口；6—用于屏蔽的接口；7—高電壓接口（負極）；8—導線連接器連接位置標記；9—高壓互鎖回路接口；10—高電壓接口（正極）
4 動力電池組
4.1 動力電池的性能指標
電動汽車的動力電池組相當于內燃機驅動車輛的燃油箱，是電驅動裝置的蓄能器。動力電池是電動汽車的核心部件，動力電池技術是電動汽車發展的關鍵。動力電池組主要有以下4個技術參數。
（1）比能量。比能量又稱質量比能量，是指單位質量電池所能輸出的電能，單位是Wh/kg。比能量反映電池質量水平，影響電動汽車的整車質量和續航里程，是評價電動汽車的動力電池是否滿足預定續駛里程的重要指標。
（2）比功率。比功率又稱質量比功率，是指單位質量電池所能輸出的功率，單位是W/kg。比功率用來判斷電動汽車的加速性能和最高車速，直接影響電動汽車的動力性能。比功率越大，電動汽車加速和爬坡性能越好，最高車速越高。
（3）循環壽命。電池經歷一次充電和放電的過程稱為一個循環，電池所能經歷的充放電循環次數稱為循環壽命。循環壽命是衡量動力電池壽命的重要指標。循環次數越多，動力電池的使用時間越長。
（4）成本。電池的成本與新技術、原材料、制作工藝和生產規模等因素有關。通常新開發的高比功率電池成本相對較高。
展開 
基于comsol的高電壓環境下油內氣泡運動
<p>基于comsol的高電壓環境下油內氣泡運動</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/232a7968fc494c36b2f78c568678f30f.gif" style="text-align: center">
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展開 中科院化學所郭玉國&物理所禹習謙Angew：一種具有3.7 V高電壓的O3型鈉離子電池正極材料
O3型層狀正極材料與鋰離子電池中商業化正極材料如LiCoO2，LiNi1-x-yCoxMnyO2 (NCM)，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA)雖然同屬三方晶系，但其可逆比容量和工作電壓比NCM，NCA都要相應低一些。另外由于鈉離子半徑（1.02 ?）比鋰離子半徑（0.76 ?）大一些，O3型正極材料在充放電過程中結構變化比較復雜，最常見的就是O3到P3的相轉變。這個獨特的反應機制會對O3型正極材料電化學行為有兩方面影響：（1）這類正極材料在鈉離子脫嵌過程中，較容易發生的O3-P3相變會集中在3 V左右的低電壓區域，導致其接近50%的可逆容量集中在這個相變平臺區。（2）采取非活性離子取代抑制O3-P3相變來提高材料電化學性能很難實現。P3相晶體結構對稱性和O3結構相似，而且O3-P3相變過程往往是可逆的。因此如何提高這個相變過程的平臺電壓，并理解O3型正極材料電化學過程氧化還原電勢的決定因素顯得尤為重要。
【成果簡介】
最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員和中國科學院物理研究所禹習謙研究員（共同通訊作者）報道了一種反常的高電壓O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2正極材料。這個材料的反常之處在于：（1）擁有P2相的定量組成，結構卻屬于O3相；（2）這個材料表現出基于Ni2+/Ni3+的3.7 V高電壓，這個電壓值在O3型正極材料里面屬于最高值。結合一系列電化學反應機制分析和理論計算，發現Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的反常O3型結構是由于采取R3 ?m的空間占位，熱力學上更為穩定。
展開 中科院化學所郭玉國&物理所禹習謙Angew：一種具有3.7 V高電壓的O3型鈉離子電池正極材料
O3型層狀正極材料與鋰離子電池中商業化正極材料如LiCoO2，LiNi1-x-yCoxMnyO2 (NCM)，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA)雖然同屬三方晶系，但其可逆比容量和工作電壓比NCM，NCA都要相應低一些。另外由于鈉離子半徑（1.02 ?）比鋰離子半徑（0.76 ?）大一些，O3型正極材料在充放電過程中結構變化比較復雜，最常見的就是O3到P3的相轉變。這個獨特的反應機制會對O3型正極材料電化學行為有兩方面影響：（1）這類正極材料在鈉離子脫嵌過程中，較容易發生的O3-P3相變會集中在3 V左右的低電壓區域，導致其接近50%的可逆容量集中在這個相變平臺區。（2）采取非活性離子取代抑制O3-P3相變來提高材料電化學性能很難實現。P3相晶體結構對稱性和O3結構相似，而且O3-P3相變過程往往是可逆的。因此如何提高這個相變過程的平臺電壓，并理解O3型正極材料電化學過程氧化還原電勢的決定因素顯得尤為重要。
【成果簡介】
最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員和中國科學院物理研究所禹習謙研究員（共同通訊作者）報道了一種反常的高電壓O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2正極材料。這個材料的反常之處在于：（1）擁有P2相的定量組成，結構卻屬于O3相；（2）這個材料表現出基于Ni2+/Ni3+的3.7 V高電壓，這個電壓值在O3型正極材料里面屬于最高值。結合一系列電化學反應機制分析和理論計算，發現Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的反常O3型結構是由于采取R3 ?m的空間占位，熱力學上更為穩定。
展開 “800V”超高CTI檢測——高電壓漏電起痕試驗儀
往往我們在說新能源汽車“800V”平臺往往并不是一個固定值，而是指：
（1）電池包額定電壓在550-930V；
（2）最大/峰值電壓還會上浮10%-20%；
（3）目前高壓充電樁的電壓為750V，未來會有更多950V以上。
同時，“800V”平臺對于高分子材料也提出了新的升級方向：
（1）800V平臺點擊絕緣設計的幾個關鍵性能：局部放電、電氣間隙、爬電距離；
（2）爬電距離與材料相關，材料CTI值高，有利于電流設計并提升安全性。
CTI值在電氣安全中的意義
CTI作為衡量材料在高電壓、高溫、高濕環境下電氣絕緣性能的重要指標，能夠評估材料在特定條件下抵抗電弧和電火花能力，對于確保新能源汽車的電氣安全至關重要。在超充時代，汽車材料的CTI值直接關系到車輛的安全性和可靠性。在新能源汽車的高壓系統中，CTI值的提升是確保電氣設備長期穩定運行的關鍵因素。
耐漏電起痕試驗
耐漏電起痕試驗主要是模擬電器產品在實際使用中不同極性帶電部件在絕緣材料表面沉積的導電物質是否引起絕緣材料表面爬電、擊穿短路和起火危險而進行的試驗。能在短時間內區別固體絕緣材料抗漏電起痕的能力，保證產品在特定環境條件下的使用安全。
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