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800V 架構(gòu)能給新能源汽車帶來多少新的改變？

2021-12-10 09:49:02·  來源：新能源汽車技術(shù)中心  
　
一、800V 高壓平臺加快解決續(xù)航、充電焦慮問題（一）電動(dòng)車 800V 高壓平臺正逐步落地因動(dòng)力源差異，燃油車和電動(dòng)車的電壓平臺差異大。燃油車動(dòng)力源來自內(nèi)燃機(jī)，
一、800V 高壓平臺加快解決續(xù)航、充電焦慮問題
（一）電動(dòng)車 800V 高壓平臺正逐步落地
因動(dòng)力源差異，燃油車和電動(dòng)車的電壓平臺差異大。
燃油車動(dòng)力源來自內(nèi)燃機(jī)，車用電器對輸出功率要求不高，低電壓平臺即可滿足：1918 年，蓄電池首次引入汽車；1920年得到普及，電壓僅為 6V。隨著車載電器增多，車企相繼推出 12V-48V 等系統(tǒng)，適配以內(nèi)燃機(jī)為主要?jiǎng)恿υ吹能囆汀６冸娷囆蛣?dòng)力源是電機(jī)和電池，需要較大的輸入/輸出功率，車內(nèi)電壓平臺通常高于燃油車。純電乘用車電壓通常在 200-400V 之間。
400V 高壓系統(tǒng)通常包括：電池、電機(jī)、電控、充電機(jī)（OBC）、高低壓轉(zhuǎn)換器（DC/DC）、高壓控制盒(PDU)、連接器及線束、電機(jī)/電池?zé)峁芾硐嚓P(guān)零部件。
從核心部件功能上看：
1）電池是所有電器的供電單元，PDU 對電池、電路起保護(hù)作用；
2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器是動(dòng)力源，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
3）DC/DC 對高低壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，滿足車內(nèi)低電壓器件用電需求；
4）OBC 將充電樁的交流電轉(zhuǎn)換成直流電進(jìn)而通過分線盒給電池充電。




800V 高壓平臺車型出現(xiàn)后，國內(nèi)車企從技術(shù)角度開始進(jìn) 800V 架構(gòu)。
保時(shí)捷Taycan 是首款 800V 高壓平臺的量產(chǎn)車型，已將最大充電功率提升至 350KW，可以在大約 23 分鐘內(nèi)，把動(dòng)力電池從 5%充至 80%，相當(dāng)于 300 公里的續(xù)航能力。同等功率下，當(dāng)電壓從 400V 提升到 800V 后，工作電流將降低一半，進(jìn)而線束體積、功率損耗均有下降。
國內(nèi)車企目前紛紛跟進(jìn) 800V 高壓平臺架構(gòu)，有望在 2022 年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)：
1） 比亞迪：2021 年 9 月，上海車展發(fā)布 e 平臺 3.0，提供 800V 閃充功能，充電 5 分鐘可增加續(xù)航 150 公里，搭載 800V 平臺的車型有望 2022 年量產(chǎn)。
2） 吉利極氪：2021 年 9 月，發(fā)布子品牌極氪，充電樁最大功率達(dá) 360KW。極氪 001采用的浩瀚架構(gòu)具備 400V 和 800V 兩種電壓架構(gòu)，10%-80%SOC 充電時(shí)間僅需 30分鐘，充電 5 分鐘續(xù)航可增加 120 公里。搭載 800V 的產(chǎn)品有望在 2022-2023 年亮相。
3） 北汽極狐：2021 年 4 月，發(fā)布極狐αS Hi 版，具備 800V 充電架構(gòu)，2.2C 閃充技術(shù)能實(shí)現(xiàn) 10 分鐘補(bǔ)充 196 公里續(xù)航的電量，30%-80%SOC 充電時(shí)間僅為 15 分鐘。
4） 廣汽埃安：2021 年 8 月，發(fā)布 A480 超充樁，峰值電壓 1000V，電流 600A，未來將超倍速電池技術(shù)搭載于 AION 系列車型，可做到充電 5 分鐘，續(xù)航 200 公里。
5） 東風(fēng)嵐圖：2021 年 9 月，發(fā)布最新 800V 高壓超級快充技術(shù)，在 360KW 超級充電樁的加持下，充電速率可提升 125%，可實(shí)現(xiàn)充電 10 分鐘，續(xù)航 400 公里。
6） 小鵬汽車：2021 年 10 月，公布首個(gè)量產(chǎn)的 800V 高壓 SiC 平臺，充電峰值電流超過600A，采用高能量密度、高充電倍率電池，充電 5 分鐘最高可補(bǔ)充續(xù)航 200 公里。
7） 現(xiàn)代：2020 年 12 月，發(fā)布 E-GMP 平臺，標(biāo)配 800V 系統(tǒng)同時(shí)配套 800V 超高速充電基礎(chǔ)設(shè)施，可實(shí)現(xiàn) 14 分鐘快充 80%，充電 5 分鐘可行使約 100 公里。
（二）800V 方案是降低續(xù)航及充電焦慮的主流，選擇新能源汽車普及過程中，續(xù)航和充電速度是兩大短板。
相較于燃油車，大部分新能源汽車?yán)m(xù)航里程低于 600 公里，普遍低于燃油車的續(xù)航里程，較難滿足城際間長里程行駛需求。另一方面，現(xiàn)有的充電技術(shù)需要消費(fèi)者等待 40 分鐘甚至更久才可充滿，而燃油車的加油過程僅需要 5 分鐘，對比之下補(bǔ)能效率更低。續(xù)航里程和充電速度是兩大短板，制約新能源汽車對燃油車的替代。車企的解決方案包括：提升帶電量、提高補(bǔ)能效率。
提升帶電量能夠緩解續(xù)航問題，但邊際效益遞減。
HEV、PHEV、EREV 車型通過燃油的方式提高續(xù)航水平。純電車型可通過增加電池帶電量實(shí)現(xiàn)高續(xù)航目的，目前特斯拉Model 3 高性能版 CLTC 標(biāo)準(zhǔn)的續(xù)航里程達(dá) 675 公里。但電池是新能源車價(jià)值量最高的部件，帶電量提升會(huì)導(dǎo)致邊際成本和整車重量增加，購車成本與整車功耗也將隨之增加。
二、車企應(yīng)用 800V 平臺架構(gòu)，需要對功率器件的耐壓、損耗、抗熱的要求更高。我們預(yù)估對以下零部件帶來改變
1) 電機(jī)電控：800V 平臺或要求電機(jī)控制器應(yīng)用的功率器件從硅基 IGBT 升級至碳化硅 MOSFET，短期成本相應(yīng)上升；但碳化硅的應(yīng)用將減少電機(jī)系統(tǒng)的功耗、提高功率密度，因此整體結(jié)構(gòu)縮小、殼體線路布局優(yōu)化，單電機(jī)的成本將有所下降。零部件供應(yīng)商借此機(jī)會(huì)推出一些新的電機(jī)技術(shù)（油冷、扁線電機(jī)）

2) 電池：碳化硅應(yīng)用將提高整車效率，電池做功效果預(yù)計(jì)能提高 20-25%，在同等續(xù)航要求的情況下，電池帶電量得以下降，我們預(yù)計(jì)能夠降低電池 2-3%成本。


3) DC/DC+OBC：
該集成部件主要構(gòu)成為功率器件，我們預(yù)計(jì)碳化硅的應(yīng)用將會(huì)成為趨勢

4) 連接器+線束：
平臺架構(gòu)從 400V 升級至 800V 要求連接器重新選型，連接器數(shù)量可 能增加（增加大功率快充接口）；在同等功率條件下，電壓提高，電流減小，線纜耐壓性提高、體積減下

5) 濾波系統(tǒng)：
主要包括電容和磁環(huán)，原濾波系統(tǒng)基于 400V 架構(gòu)設(shè)計(jì)，升級 800V 后 EMC 輻射量會(huì)變化，整車濾波系統(tǒng)需重新設(shè)計(jì)。

6) 繼電器：
升級 800V 平臺要求繼電器耐壓性提升，現(xiàn)有部分繼電器能夠兼容高電壓


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