在新能源汽車的應(yīng)用中，為了進(jìn)一步提升車輛充電效率，從而緩解充電焦慮，當(dāng)下相關(guān)主機(jī)廠紛紛將車輛高壓平臺從傳統(tǒng)400V提升到了800V，這一過程不僅僅是對電壓等級的簡單提升，其中還涉及到整個動力系統(tǒng)和電子電氣架構(gòu)的重大改變。那么在新能源汽車高壓平臺升級到800V的過程中，對動力系統(tǒng)都提出了那些新需求呢？

首先，當(dāng)下新能源汽車的高壓電氣系統(tǒng)主要包括：動力電池系統(tǒng)、高壓配電系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、高壓設(shè)備和高壓線束系統(tǒng)這幾大部分。其架構(gòu)如下：

圖1 新能源汽車高壓架構(gòu)

其中動力電池系統(tǒng)主要包括：電芯、相關(guān)熱管理組件、BMS、相關(guān)防護(hù)器件、高壓線纜、高壓插件以及相關(guān)隔離器件，如下：

圖2 新能源汽車動力電池系統(tǒng)

當(dāng)電壓平臺被提升到800V后，首要要求更多的電池單體通過串/并聯(lián)的方式使得動力電池包的總電壓可輸出預(yù)期值，而當(dāng)更多的電池單體組成在一起時，相較于傳統(tǒng)400V平臺，若不進(jìn)行技術(shù)迭代，那么總成產(chǎn)品的體積、重量將得到不小提升。因此為確保新電壓平臺的電池包具有同等甚至更小的使用空間，便要求電池單體具有更高的功率密度，并以更高的封裝技術(shù)讓電池包同樣具有更高的功率密度。所以，此時對于電池單體及封裝技術(shù)首先提出新材料、新設(shè)計需求。

更高的電壓平臺、更大的功率輸出意味著系統(tǒng)運(yùn)行時所產(chǎn)生的熱量也將更高，因此需要改進(jìn)電池的熱管理系統(tǒng)，通過更高效的控制以及更精準(zhǔn)的熱量管理方式去確保動力電池始終在適宜的溫度范圍內(nèi)工作。此時BMS則需要新的算法/策略去監(jiān)控和管理更高電壓下的電池狀態(tài)，并通過均衡電路確保電池單元之間的電壓平衡，從而提高整個電池組的性能和壽命。

在高壓電路防護(hù)方面，傳統(tǒng)的被動防護(hù)方式將逐漸被主動防護(hù)方式取代，這對于熔斷器等產(chǎn)品提出了新的需求，不僅在耐壓等級上需滿足新電壓平臺，同時還需具備基本的自主防護(hù)功能。

作為連接高壓組件的橋梁，此時的高壓線束系統(tǒng)需要在絕緣性能、耐溫性能、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等多個方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，這對于其所使用的材料、屏蔽層設(shè)計、連接器設(shè)計等將提出新的需求。

圖3 車載連接器分布

高壓配電系統(tǒng)：在新能源汽車中，高壓配電系統(tǒng)是連接動力電池和其他高壓部件的核心部分，負(fù)責(zé)分配和管理車輛內(nèi)的高壓電力，其關(guān)鍵組件有：預(yù)充電路、DC-DC、OBC、熔斷器、高壓繼電器、熱管理組件以及高壓線束系統(tǒng)等。如下：

圖4 新能源汽車高壓配電系統(tǒng)

當(dāng)電壓平臺升級到800V時，首先要求所有的高壓組件在耐壓等級需能夠承受800V電壓，同時為了充分利用800V平臺的優(yōu)勢，要求組件需要提高轉(zhuǎn)換效率，從而減少能量的損失，這其中對于DC-DC、OBC等關(guān)鍵組件將要求其逆變器中的功率電子器件在半導(dǎo)體材料上進(jìn)行革新，此時碳化硅（SiC）等新型半導(dǎo)體材料將被應(yīng)用。為了保持系統(tǒng)的高效率應(yīng)用，要求對于這些電控組件在電路拓?fù)湓O(shè)計方面進(jìn)行升級，以支持更寬的電壓范圍。通過材料升級、電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品的功率密度，從而讓產(chǎn)品的應(yīng)用體積和重量得到下降。

與動力電池系統(tǒng)一樣，此時的熱管理組件、高壓線束系統(tǒng)需在新電壓平臺下得到進(jìn)一步升級，以確保系統(tǒng)應(yīng)用的安全性與高效性。

驅(qū)動系統(tǒng)：作為新能源汽車的核心系統(tǒng)之一，驅(qū)動系統(tǒng)主要包括電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器以及其他輔助系統(tǒng)。

當(dāng)高壓平臺升級到800V時，為降低驅(qū)動電機(jī)局部放電風(fēng)險、防止軸承腐蝕等現(xiàn)象的發(fā)生，同時優(yōu)化應(yīng)用舒適性，此時對驅(qū)動電機(jī)在絕緣材料、冷卻系統(tǒng)、噪聲和振動等方面提出了新的需求。而在此新需求下，業(yè)界通過修改定子繞組配置方式、使用厚漆膜、薄漆膜+PEEK膜包等技術(shù)的應(yīng)用，從而誕生了扁線電機(jī)和電磁扁線技術(shù)、同時通過陶瓷軸承、導(dǎo)電環(huán)、導(dǎo)電油脂軸承等方案的應(yīng)用去減少電機(jī)軸承的電腐蝕現(xiàn)象。

基于整車高效、舒適、安全應(yīng)用的背景，同時要求新高壓平臺下的驅(qū)動電機(jī)在體積、重量、效率等方面需得到進(jìn)一步優(yōu)化。

在電機(jī)控制器方面，通過碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)等新型半導(dǎo)體材料的應(yīng)用以提升產(chǎn)品的耐壓等級及功率密度，以確保系統(tǒng)的安全性和可靠性，并要求其通過改進(jìn)系統(tǒng)散熱設(shè)計，進(jìn)一步確保在高電壓運(yùn)行時不會系統(tǒng)過熱。

隨著電壓水平的提升，系統(tǒng)功率輸出也將增大，此時要求在該應(yīng)用背景下應(yīng)用的減速器需使用更堅固耐用的材料、新的齒輪設(shè)計，以承受更高的扭矩和轉(zhuǎn)速輸出，并要求進(jìn)一步改進(jìn)潤滑系統(tǒng)，以確保齒輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時得到充分潤滑，從而減少磨損。

高壓設(shè)備：這里提到的高壓設(shè)備主要是指加熱系統(tǒng)（如PTC）、空調(diào)壓縮機(jī)以及相關(guān)熱管理組件。當(dāng)高壓平臺到800V時，首先要求PTC加熱器需要能夠支持800V的電壓等級，以確保在高電壓下依然能夠高效工作，同時為了提高加熱效率，其需要采用如陶瓷加熱元件等更高效的加熱元件，以減少能量損失。為確保在800V高壓環(huán)境下PTC加熱器的安全性，更高耐壓等級的絕緣材料應(yīng)用也將被提出，同時加熱元件與殼體之間的絕緣設(shè)計也將得到進(jìn)一步優(yōu)化。

同理，空調(diào)壓縮機(jī)也需要能夠支持800V的電壓等級并通過采用更高效率的電機(jī)設(shè)計，以提高壓縮機(jī)的整體效率。在熱管理方面需改進(jìn)散熱設(shè)計，確?？照{(diào)壓縮機(jī)在高電壓運(yùn)行時不會過熱，同時設(shè)置過熱保護(hù)機(jī)制，以防止過熱造成的損壞。

圖5 800V平臺對高壓系統(tǒng)需求及策略方案

當(dāng)整車高壓平臺升級到800V時，除了與高壓直接相關(guān)的系統(tǒng)組件在材料、設(shè)計等方面有新的需求被提出，為了在新平臺下帶來更快的充電速度、更高的效率以及更長的續(xù)航里程應(yīng)用，在整車系統(tǒng)的控制策略方面也提出了的新需求，這些需求主要涵蓋效率提升、精準(zhǔn)控制與響應(yīng)、熱管理、故障檢測與預(yù)防以及負(fù)載適應(yīng)性等方面。對此需求分別釋義如下：

?效率提升：通過優(yōu)化各個節(jié)點(diǎn)的控制算法，去提高系統(tǒng)效率，從而減少能量損失。

?精確控制：需在更高壓平臺下實(shí)現(xiàn)更加精確的控制，提高響應(yīng)速度和控制精度。

?熱管理：優(yōu)化熱管理策略，確保在新高電壓下持續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)組件不會因過熱而產(chǎn)生故障。

?故障檢測與預(yù)防：各節(jié)點(diǎn)需增強(qiáng)故障檢測功能，確保在新高電壓平臺下運(yùn)行時能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。

?負(fù)載適應(yīng)性：增強(qiáng)負(fù)載適應(yīng)性，能夠根據(jù)負(fù)載的變化自動調(diào)整工作狀態(tài)，以維持高效率。