為什么高功率密度是充電模塊未來的發展趨勢

根據中國充電聯盟和中汽協的數據顯示，截至今年11月底，全國充電樁數量達到1235.2萬臺，同比增長50%。并且2024年全年，新能源汽車國內銷量1286.6萬輛，同比增長35.5%，滲透率突破40%。新能源汽車越來越多的走進千家萬戶，而消費者考慮的核心因素無不涉及續航問題，新能源汽車高效的補能需求就變得越來越重要。

隨著新能源汽車市場的蓬勃發展和車輛電池容量、充電速率不斷提升，充電功率無疑已成為推動市場發展的一項關鍵指標。國內外車企為了提升用戶充電體驗，紛紛提高充電功率，推出高壓快充車型，代表車型充電的峰值功率超過400kW。當前各主機廠新推出的高端車型都支持800V的高壓快充，高壓快充車型數量逐漸增加，根據相關機構預測預計到2026年，高壓快充車型數量大于1300萬輛以上,對大功率的充電需求會快速增加。

充電樁方面，目前單樁功率已逐步從前幾年的120kW以下向160-480kW及更大功率快充樁、超充堆方向發展。但由于充電樁的功率提升主要依賴于充電模塊的功率疊加，且受限于產品體積、占地面積及制造成本，單純增加模塊數量已不再是最佳方案。因此，如何在不增加額外體積的情況下，提升單個模塊的功率密度，成為充電模塊廠商亟需攻克的技術難題。

在此背景下，大功率充電設備對充電模塊提出了更高的技術要求。作為電動汽車充換電行業最核心的產品，充電模塊在國內也已經發展了十幾年。在這個過程中，充電模塊從模擬電路發展到數字電路，從100V逐漸發展到突破1000V，從恒流發展到寬恒功率，從10kW發展到現在40kW及以上。這些都是大家關注的，并且看得見的。其實還有一條很多人忽視的發展，就是模塊的功率密度。

2016年行業內主要應用15kW充電模塊，功率密度是32W/in3，后來陸續有了20kW/30kW充電模塊，功率密度提升到了45W/in3。2021年，行業內開始推出40kW模塊，功率密度60W/in3。此后的幾年時間直到現在，雖然出現了更大的功率如60kW以上的模塊，但是功率密度再沒有迎來較大的突破。

功率密度停滯不前，提高功率等級變成了毫無意義的方案堆疊，難以提升性價比、效率、性能等指標。因此功率密度的提升不僅體現了技術的創新和進步，還帶來了性能的提升和應用的拓展，因此被視為先進性的代表。更高功率密度的充電模塊將帶來以下優勢：

一、更高的性價比

單瓦成本降低一直是推動功率密度進步的核心因素。從BOM簡單來說，功率提升一倍，器件數量并不會翻一倍，而是依靠器件的進步、設計的升級來實現的，因此更能從方案上實現更高的性價比。

二、更靈活的方案設計

充電模塊作為充電樁的核心器件，不光占整樁成本的40%以上，體積的比例也大致相當。往往充電模塊的寬度和深度也決定了充電樁的寬度和深度。同功率下體積縮小，將更有利于充電樁的結構方案設計。既節省了材料，又能設計出外觀更優美，結構更合理的柜體。

三、更優的電氣性能

高功率密度的電子設備通常具有更低的導通電阻和開關損耗，能夠減少能量在傳輸和轉換過程中的損耗，從而提高整體能效。

通合科技一直致力于行業技術突破，在2024年底正式發布超高功率密度—78W/in3的三統一尺寸40kW充電模塊，采用成熟SiC方案設計，相比現在行業平均水平提升了30%，對應體積縮小30%，重量減輕25%。并且和同尺寸30kW充電模塊完全兼容，方便迭代，同時支持0待機功耗功能，可節省整機交流輸入接觸器！

高功率密度設計最大的挑戰就是散熱設計，模塊的設計也存在木桶效應，整體能力會受短板的限制。可以看到下圖最左側是行業內非常成熟的40kW三風機的產品，散熱是比較均衡的，但是如果原封不動的把尺寸壓縮到兩個風機，散熱壓力就會過大，根本實現不了。通合科技通過對設計方案積累的經驗、特殊的設計來實現更均衡的散熱布局，最終得到最右側的效果，使“木桶盛水更多”。

這款產品同樣采用了通合科技獨有的雙面灌膠方案。通合基于設計各類電源二十余年的經驗積累，判斷充電模塊更適宜雙面灌膠方案。傳統的三防+點膠方案只能做局部防護。而充電模塊在室外長時間運行后，傳統方案存在以下隱患：一是、三防噴涂無法處理元器件尖角部分，由于散熱器等遮擋，一些器件引腳噴不到。二是、三防壽命有限，長時間老化后鹽霧會擴散進內部。三是、點膠無法覆蓋全部貼片件，部分貼片件包括銅箔被散熱器遮擋。

若采用單面灌膠方案，有一定改進效果，但防護還是有無法補足的短板。通合科技自2021年在業內推廣雙面灌膠方案。適用于環境惡劣場景。通過采用黏性較好的硅酮橡膠在PCB四周圍擋，再用流動性較好的有機硅膠覆蓋整個PCB，灌膠厚度達到2.5mm。可以完全覆蓋住貼片件及其他器件引腳。并且采用包含DSP控制板在內的全自動雙面灌膠技術。相比行業內常見的手動或半自動灌膠，全自動灌膠減少了PCB在制造環節的失效風險（比如搬運過程PCB變形、灌膠厚度不一致影響散熱等），提高了生產效率，保證了產品的一致性。

通合科技憑借著卓越非凡的技術實力，精準直擊行業痛點，適時發布超高功率密度充電模塊新品，不斷創新發展，長期致力于推動充電模塊技術變革和充電設施行業高質量發展。在新能源電能替代的大時代背景下，面對大功率快充的市場需求，充電模塊廠商需要不斷創新與升級技術，構建自身的核心技術壁壘，這將成為未來市場競爭的關鍵所在，只有掌握了核心技術，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。