在“綠水青山就是金山銀山”理念引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展二十年之際，特來電作為構(gòu)建綠色能源基礎(chǔ)設(shè)施的核心力量，與國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)共同繪制的充電網(wǎng)絡(luò)藍(lán)圖登上了央視新聞熒屏，覆蓋全國。

支撐這張綠色巨網(wǎng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的底層力量，尤其是在高原極寒、高溫鹽霧等嚴(yán)苛環(huán)境下保障兆瓦級綠電澎湃輸出的關(guān)鍵，則在于其功率元器件卓越的“全天候”硬核實(shí)力。

對核心元器件而言，破解行業(yè)三大挑戰(zhàn)是必答題：高功率與可靠性的沖突、小型化與散熱的矛盾、全車型兼容與成本的平衡。

作為充電樁頭部企業(yè)，特來電的兆瓦群充系統(tǒng)如何攻克這些難關(guān)?其對磁性元器件的選型要求，又為上游產(chǎn)業(yè)鏈提供了哪些技術(shù)指引?《磁性元件與電源》獨(dú)家對話特來電功率器件工程師種工，深度拆解這一方案的核心邏輯。

01 特來電兆瓦群充系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

特來電自2014年成立以來，始終堅(jiān)持群管群控的技術(shù)路線，其中兆瓦群充系統(tǒng)是其核心產(chǎn)品方向之一。

2025年6月，在SNEC上海光伏展上，特來電推出的"兆瓦級智能群充解決方案"，展示了其在公共快充網(wǎng)絡(luò)和物流充電網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

兆瓦群充系統(tǒng) 圖/特來電

該兆瓦群充系統(tǒng)針對當(dāng)前充電市場的實(shí)際需求設(shè)計。以城市公共快充場景為例，用戶群體包含私家車、網(wǎng)約車、出租車及各類商用車輛，其電池配置和充電時間需求存在顯著差異。

兆瓦群充系統(tǒng)通過智能化調(diào)配，能夠有效應(yīng)對這種離散型充電需求，在提升需求滿足率的同時提高設(shè)備利用率。

特來電指出，從投資回報的角度來看，兆瓦群充系統(tǒng)在初期的設(shè)備投資雖然高于單樁，但從充電站的全生命周期來分析，兆瓦群充系統(tǒng)能夠更有效地平衡用戶需求與運(yùn)營商的投資收益，從而確保充電站在未來能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的盈利。

兆瓦群充系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)模塊化程度高：控制器、功率分配單元、功率柜，可以支持設(shè)備快速的拓展升級;

(2)高度集成化：高壓開關(guān)柜、變壓器、低壓開關(guān)柜、交直流充/放電柜及環(huán)控系統(tǒng)等模塊化單元組成，占地面積減少30%，工廠化預(yù)制，快速部署上線，最快3天上線;

(3)強(qiáng)兼容性：車輛全兼容，擴(kuò)展全兼容，支持拓展快充、超充、極充等多種設(shè)備，具備持續(xù)升級的能力;

(4)強(qiáng)防護(hù)：采用“幾”字型風(fēng)道，三級過濾系統(tǒng)，自清潔免維護(hù);模塊全灌膠，故障率遠(yuǎn)低于行業(yè)平均5%;

(5)強(qiáng)安全：兩層防護(hù)技術(shù)，設(shè)備CMS主動防護(hù)+平臺大數(shù)據(jù)防護(hù)，主動識別車輛充電問題，主動防護(hù)。

值得一提的是，該兆瓦群充方案在極端環(huán)境下的應(yīng)用表現(xiàn)尤為突出，其設(shè)計最高海拔可達(dá)3600米，最低溫度可耐受至-30℃，最高溫度可達(dá)40℃，并且具備耐高溫、高濕、高鹽霧的特性。

這些苛刻的環(huán)境條件對功率器件提出了極為嚴(yán)苛的要求。在高海拔地區(qū)，空氣稀薄導(dǎo)致散熱能力顯著下降，電源內(nèi)部元件溫度升高，進(jìn)而影響其性能和壽命;同時，絕緣性能降低，容易引發(fā)漏電和絕緣故障，電壓和功率輸出也會隨著海拔升高而下降。

這些復(fù)雜條件對功率電源的穩(wěn)定性與可靠性提出了極高要求，也促使特來電的兆瓦群充系統(tǒng)在元器件選型上必須更加謹(jǐn)慎。

正是基于以上技術(shù)特點(diǎn)，兆瓦級功率對兆瓦群充系統(tǒng)架構(gòu)和元器件選型提出了全新挑戰(zhàn)。

02 重構(gòu)兆瓦群充系統(tǒng)架構(gòu)與元器件選型

特來電構(gòu)建了涵蓋交流慢充、直流快充、智能單樁、群充系統(tǒng)、自動充電系統(tǒng)等多類型產(chǎn)品的充電網(wǎng)絡(luò)體系。

在眾多技術(shù)路線中，兆瓦群充系統(tǒng)(也就是充電堆)承載著電力柔性調(diào)配的核心使命。特來電的兆瓦群充系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量供給與需求的雙向適配。

動態(tài)功率池技術(shù)打破單樁剛性輸出限制，可根據(jù)車輛類型和電池容量自動匹配最佳充電功率。

其混合拓?fù)浼軜?gòu)既能分解為獨(dú)立單元滿足零星需求，又能快速重組為高功率集群服務(wù)車隊(duì)。此外，多維感知網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集電網(wǎng)負(fù)荷、環(huán)境溫濕度和設(shè)備健康度等參數(shù)，構(gòu)建動態(tài)安全防護(hù)屏障。

根據(jù)功率公式 P=UI，在電壓保持800V-1000V的情況下，1MW功率對應(yīng)的電流范圍為1000A到1250A。這要求磁性元器件具備更強(qiáng)的抗飽和能力以及更高的磁導(dǎo)率穩(wěn)定性。

特來電功率開發(fā)部工程師向《磁性元件與電源》仔細(xì)分析了兆瓦功率等級對兆瓦群充系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計帶來了諸多挑戰(zhàn)：當(dāng)兆瓦群充系統(tǒng)功率躍升至兆瓦級，設(shè)備電流量級的跨越式增長，要求必須重新審視每一個元器件的選型邏輯。

在熱管理領(lǐng)域，隨著功率密度的幾何級數(shù)攀升，散熱系統(tǒng)的設(shè)計逐漸逼近極限。特來電開始探索新型流道技術(shù)，在噪聲控制與散熱效率之間尋找最優(yōu)平衡點(diǎn)。

在用戶對設(shè)備緊湊化、低成本的需求驅(qū)動下，兆瓦群充系統(tǒng)的設(shè)計面臨多重矛盾：既要縮小體積又要確保電弧安全距離;既要降低材料成本又要提升電磁兼容等級;既要簡化裝配工藝又要實(shí)現(xiàn)全生命周期可維護(hù)性等等。

“這些看似對立的目標(biāo)，迫使我們必須跳出單一維度優(yōu)化的思維定式?！?/p>

面對這些兆瓦群充系統(tǒng)挑戰(zhàn)，特來電選擇以跨學(xué)科協(xié)同為突破口，建立起涵蓋材料科學(xué)、流體力學(xué)、電磁拓?fù)涞木C合設(shè)計體系，實(shí)現(xiàn)了從部件級優(yōu)化到系統(tǒng)級集成的躍遷。

03 國產(chǎn)化率98%

功率半導(dǎo)體與磁性元器件成本占比超四成

在功率器件數(shù)量上，該兆瓦群充系統(tǒng)的功率變換模塊由200多種、20多類器件組成，其中功率半導(dǎo)體器件和磁性元器件占總成本的40%以上，其余包括電解/薄膜電容、控制芯片、連接器等組件。

目前功率器件國產(chǎn)化率已達(dá)到98%以上，預(yù)計今年將實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化。

功率半導(dǎo)體器件方面，其面臨的主要挑戰(zhàn)在于功率等級提升，當(dāng)前行業(yè)普遍采用40kW功率等級，相關(guān)器件選型已較為成熟。

兆瓦群充系統(tǒng)充電模塊 圖/特來電

近年來行業(yè)正逐步從硅基MOS向碳化硅器件過渡，碳化硅的應(yīng)用使得器件用量減少，對應(yīng)電路的成本降低約50%，整體效率提升0.5%至1%。

磁性元器件方面，碳化硅器件的采用并未對磁性元器件性能提出更高要求，因?yàn)楣ぷ黝l率并未隨器件類型改變而發(fā)生變化。

磁性元器件的性能主要取決于其工作頻率和功率等級，目前國產(chǎn)磁性元器件已能滿足需求，在整體成本中占比約25%。

通過持續(xù)的拓?fù)鋬?yōu)化、器件選型改進(jìn)和供應(yīng)鏈國產(chǎn)化推進(jìn)，特來電功率模塊在效率、成本和可靠性等方面取得了良好平衡，能夠有效滿足兆瓦群充系統(tǒng)的技術(shù)要求。

04 功率半導(dǎo)體和磁性元器件選型要求

目前，業(yè)內(nèi)主流充電模塊均采用兩級變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，近2年多個廠家也推出了一級拓?fù)涞姆桨福M(jìn)一步提升產(chǎn)品效率。

功率拓?fù)涞脑O(shè)計需要結(jié)合功率半導(dǎo)體器件的選型，綜合考慮效率、功率密度、成本、輸出電壓范圍及可靠性等多方面因素。

在功率半導(dǎo)體選型方面，需要根據(jù)具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定相應(yīng)的耐壓等級和功率等級。目前可選的功率半導(dǎo)體器件包括IGBT、硅基MOS管和碳化硅MOS管等多種方案，不同器件在性能指標(biāo)上具有不同特點(diǎn)。

特來電功率模塊中的磁性元器件選型涉及多種電感和變壓器，包括共模電感、PFC電感、諧振電感、輔助供電濾波電感等電感器件，以及輔源變壓器、驅(qū)動變壓器、LLC變壓器等變壓器器件。

具體而言：

特來電兆瓦群充系統(tǒng)選型要求

在明確選型方向的基礎(chǔ)上，特來電通過持續(xù)的工藝創(chuàng)新將材料特性和設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的高性能和高可靠性。

05 磁性元器件工藝突破：從繞制到集成

特來電在磁性元器件工藝方面持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，不斷提升兆瓦群充系統(tǒng)可靠性。

最新推出的特來勁2代產(chǎn)品采用漏感磁集成技術(shù)，將傳統(tǒng)分離的電感變壓器整合為單一元件，顯著減小了體積并提高了空間利用率。

銘普光磁磁集成產(chǎn)品 圖/Big-Bit

器件效率優(yōu)化方面，特來電兆瓦群充系統(tǒng)針對不同磁性元器件采取了差異化方案。對于電感器，重點(diǎn)優(yōu)化磁芯材質(zhì)選擇，通過選用低損耗材料來提升效率。

變壓器則采用材質(zhì)優(yōu)化與風(fēng)道設(shè)計相結(jié)合的方式，在保證散熱性能的同時合理控制銅鐵用量，實(shí)現(xiàn)成本效益最大化。散熱風(fēng)道設(shè)計通過在磁芯中間開設(shè)孔洞及在線包間預(yù)留間隙的方式，有效提升了散熱效率。

生產(chǎn)工藝方面，PFC電感已從傳統(tǒng)銅箔卷繞工藝升級為扁平線立繞工藝，這一改進(jìn)不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了制造成本。

變壓器則采用定制化繞制工藝以滿足不同應(yīng)用場景需求。隨著功率等級提升，磁性元器件的散熱要求不斷提高，磁芯尺寸也相應(yīng)增大。

在供應(yīng)鏈管理上，特來電采取靈活的合作模式。對于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，通常由公司完成設(shè)計后委托廠家生產(chǎn);對于技術(shù)要求較高的產(chǎn)品，則與具備理論研究和仿真能力的供應(yīng)商開展聯(lián)合開發(fā)。

這種合作方式既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又縮短了開發(fā)周期。目前主要供應(yīng)商均能滿足定制化生產(chǎn)要求，為產(chǎn)品性能提升提供了有力支撐。

06 材料創(chuàng)新：灌封膠關(guān)鍵性能要求

在膠水方面，特來電兆瓦群充系統(tǒng)功率模塊采用了灌封膠方案，目前使用的灌封膠已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

特來電所選用的灌封膠需具備多項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)：包括良好的耐候性、耐老化性、絕緣性、散熱性以及抗中毒性。

相比傳統(tǒng)的三防漆浸漆工藝，灌膠方案具有顯著優(yōu)勢：

首先，它有效解決了三防漆因厚度控制和流動性帶來的防護(hù)不足問題，使兆瓦群充系統(tǒng)的模塊能夠更好地適應(yīng)高濕、高污染等復(fù)雜環(huán)境;

其次，灌膠工藝能精確控制材料用量，減少浪費(fèi)，同時避免了因漆層過厚導(dǎo)致的成本增加;再者，該工藝在生產(chǎn)效率和成本控制方面優(yōu)于三防浸漆方案。

在技術(shù)指標(biāo)方面，灌封膠需要滿足導(dǎo)熱系數(shù)、絕緣強(qiáng)度、阻燃性、流動性、生產(chǎn)可操作性以及長期可靠性等嚴(yán)格要求。

特別值得注意的是，對于高熱器件的灌封處理，需要確保膠體厚度不會影響器件的散熱性能。雖然鍍膜工藝在防護(hù)性能上有所提升，但由于批量生產(chǎn)難度較大，目前僅進(jìn)行了部分市場驗(yàn)證，尚未得到廣泛應(yīng)用。

結(jié)語

通過對特來電兆瓦群充系統(tǒng)的深入分析可以看出，兆瓦群充系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、模塊化的演進(jìn)趨勢。

兆瓦群充系統(tǒng)印證了磁性元器件已從 “輔助部件” 升級為兆瓦群充系統(tǒng)的 “性能錨點(diǎn)”。隨著40kW模塊向更高功率等級的升級，以及碳化硅器件等新技術(shù)的導(dǎo)入，兆瓦群充系統(tǒng)正持續(xù)突破功率密度與能效瓶頸。

未來，在保持技術(shù)創(chuàng)新的同時，如何進(jìn)一步優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)、完善標(biāo)準(zhǔn)體系，將成為推動兆瓦群充系統(tǒng)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵所在。

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審核編輯 黃宇