800V快充
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-29
800V快充的實例教程
今年儲能行業的特點之一，是國內的企業開始宣布發展快充技術和相應的內容，尤其是這次小鵬的1024，在能源補給端，把快充作為一個主要切入口。如果把8月份同在廣州的埃安快充信息放在一起，有很多相似的地方。只不過現在倒過來了，大部分都更愿意相信小鵬而不是埃安。
▲ 圖1.小鵬在1024發布的車端、樁端和站端面向快充的考慮
國內發展快充的情況
▲圖2.2021年國內主要汽車企業快充技術的進展
如果我們把所有的次序理一下，大概能得到上面這個圖。
從整體上來看，目前的進展分為兩個階段：
第一階段 「 上海車展 」
在上海車展上，比亞迪宣布的E3.0、極氪SEA上宣布的800V系統，這兩個從后續追蹤來看，更多是宣傳為主。
后面海豚出來是偏向實用性，兼具1000公里和5分鐘快充150km的方案，我們要等到明年才能看到；極氪宣傳800V，實際交付400V的產品，確實有點高開低走，不過可以理解：Volvo、極星都是用800V來做高端，可以看作是把2022年的產品強制提前到2021年去宣傳；極狐的話，是大家關注焦點集中在華為的自動駕駛系統上了，800V快充如果沒有大規模宣貫和充電網絡配合，單從車端來宣傳沒有用。
備注：我想插一句，現在智能電動汽車，有點生態建設的味道了，單純一個技術點已經很難出位并且獲得大規模的關注，800V快充一定是要配套自己的充電網絡建設。
我理解比亞迪這個1000公里和5分鐘快充的方案會到新高端品牌上去實現，所有這個技術可能會和后續的品牌發布結合。
展開 華為余承東先生在發布會上說：目前新能源汽車的TOP7問題全部是關于電池和充電，的確電動汽車的續航和充電問題也一直是每個車企最為關注的領域，都在想辦法提升客戶的用車體驗，比如蔚來汽車的換電服務，特斯拉的V3超級快充。
近兩年換電技術似乎又熱了起來，2013年特斯拉嘗試換電，但最終還是放棄了換電，轉而發展超級充電技術。
2019年特斯拉推出V3 超級充電樁，是一種運用了全新架構的超充方式?？芍С指哌_ 250kW 的峰值充電功率。充電 15 分鐘最高可補充約 250 公里的續航電量。
關于換電和充電，近兩年大家有很多爭論，而且一部分企業也一直在研究相關產業的產品是否要布局，我個人比較認同特斯拉陶林女士的回答。
視頻為特斯拉V3超級快充和奧迪E-TRON的對比。
視頻為特斯拉V3超級快充和奧迪E-TRON的對比。
2019年底一豪華純電品牌推出了其電動車型，將高壓電氣電壓平臺直接由傳統400V提升到了800V，第一款800V高電壓電氣架構橫空出世，他就是保時捷的Taycan。
800V的電氣架構，除了充電快還有以下優點：
1、永磁同步電機在工作時會產生大量的熱量，當溫度超過180℃出現退磁現象。將電壓平臺提高，相同功率下電流減小，電阻不變情況下，發熱量減小，目前純電動汽車電壓平臺多位400V，以此算來800V電氣架構電機的發熱量為400V情況下的1/4，大大降低了電機的發熱量。
2、電壓平臺升高，高壓線束的線徑變小。
展開 如下圖所示，這個BDU能看到：
輸出的高壓連接器一對正負極
往前端輸送高壓連接的一對正負極
連接電池直接電壓端的正負極
輔助功率端的小電流高壓連接
備注：這個車由于要設計400V升800V的設計，快充接觸器全部給集成到了電驅系統里面，所以這里的PDU拆成了兩部分，電池系統干一部分，電驅系統干一部分
圖4 配電盒PDU要不要？
在這個電池包里面，沒設計PDU，所以需要把BDU的前輸出通過高壓圓線輸出拉到前端（為了把這個圓線很好地固定住，還做了支撐的發泡棉），由于800V電壓比較難搞，這里采用了中間配置熔絲的設計（800V可能都需要Pyrofuse來切斷）。
圖5 800V Pack里面的熔絲盒前輸出
二、BMS和CMU
在這個里面，和大眾的做法一樣——800V對設計BMS的最大挑戰，是能不能做成集中式的，也就是說目前EMP里面的192串的采集通道，是否能集中在一起做處理？從現有的800V設計方案中：
Taycan走的是完全分布式，盡量在模組內完成采樣
EMP走的是半分布式，韓國人在設計中一貫把溫度采集和電壓采集分別用線纜分開后連接到中間的分布式采集CMU上
如下圖所示，在這個包里面，走得最不好看的就是這些電壓線纜和溫度線纜，從各個模組里面連接出來然后匯總到中間的分布式CMU上。
圖6 模組采樣分電壓和溫度兩個線纜
我估計后面PPE平臺的CMU布置大概也是類似的，要把800V的CMU全部做在一起難度有點大。
展開 圖4 現代的E-GMP平臺的上量
也就是說，在電池方面現代起亞確實定的企業策略就是多元化（這個短期內和LG是不太搭的），現代起亞第一輪IONIQ5的電池都給SK，后續Genesis EV分給CATL和SK，兩家特別是CATL需要以快充小電池的方案來競標。 備注：這個電量規格，有點和Tesla相似，但是電池的容量幾乎少一半，也就是要做小規格的電芯來滿足800V的需求
圖5 現代在電氣化方面的做法
在快充設施的策略上，能看明白現代為啥這么積極投資和靠攏IONITY，根本是比大眾集團在使用量上還要快，在美國和EA合作，在韓國采用高速公路自建的模式。
小結：仔細看現代起亞的電動汽車投資，還是比較堅決的，可能到6月以后來評估800V廣泛使用之后可能更好一些
展開 800V趨勢下快充電池的需求將會加速。
在400V電壓平臺下，當前 E/E 電氣架構下較難突破500A ，即200kW 以上的快充。但升級到800V電壓之后200kW快充電流可減少一半至250A ， 800V電壓平臺有望使快充功率突破至350kW 。同時，根據 Future eDrive- - Technologies 的測算， 在800V平臺下100kwh 的電池有望減重達25kg ， 減重的效果較為明顯。
我們認為在800V電壓平臺應用的趨勢下，快充將會成為純電動車重要的功能，從400V轉向800V可以通過更多的電池串聯在一起解決電壓提升問題，但更重要的是電池能夠承受大功率充電（2.2C 以上）的同時保持較長的壽命，以及大功率充電下的散熱問題，這都有較大的挑戰。
車載電源行業或充分受益于新增的DC/DC升壓產品及 SiC 的應用。
因為動力電池電壓平臺已經升級到800V ，當前的OBC 、 DC/DC 及 PDU 等電源產品都需要從400V等級提升至符合 800V 電壓平臺的應用， SiC 器件由于其優異的特性也將開始大規模的應用。
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但“長途出行續航不夠”和“充電不方便”仍是當下新能源汽車消費者兩大痛點，為了延長續航里程，各大廠商紛紛采取加大電池容量的技術方案，并且提供快充方案能有效的解決充電及續航焦慮，800V高壓快充技術由此應運而生。
對此，一方面企業研發超級充電樁，采用直流充電接口，實現大功率充電、即插即充、V2G等新充電功能，縮短充電時間，緩解充電焦慮；另一方面車企研發整車全域800V高壓架構，如小鵬、蔚來、長城、理想等品牌推出800V高壓快充車型，基本達到充電10分鐘續航400公里的速度，實現超長續航。但除此之外，更重要的是實現電動汽車與充電樁之間的兼容。
5、當氮化硅陶瓷基板邂逅碳化硅功率模塊，新能源電動汽車降低電池成本
充電功率相同的情況下，當氮化硅陶瓷基板邂逅碳化硅功率模塊，氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊實現新能源電動汽車在800V高壓快充架構下的高壓線束直徑更小，相應成本更低；氮化硅陶瓷基板升級SiC碳化硅功率模塊高熱導率實現新能源電動汽車電池散熱的更少，相對降低電池熱管理難度，進一步降低電池整體成本。
800V高壓快充技術布局
2022年作為800V高壓快充元年，各家主機廠紛紛布局：
1.國外方面
在高電壓平臺方面，第一個吃螃蟹的是
5、氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊降低新能源電動汽車電池成本
充電功率相同的情況下，氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊實現新能源電動汽車在800V高壓快充架構下的高壓線束直徑更小，相應成本更低；氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊高熱導率實現新能源電動汽車電池散熱的更少，相對降低電池熱管理難度，進一步降低電池整體成本。
e平臺3.0采用全新的電機升壓充電架構，配備全球首創電驅升壓充電技術，讓驅動、充電深度融合，實現800V高壓快充。
那到底有多快？大家肯定聽過充電5分鐘通話2小時這句宣傳語，如今比亞迪e平臺3.0的新車可實現充電5分鐘，開車兩小時！官方表示該技術可以實現充電5分鐘續航150km，我只想說一句：比亞迪，YYDS。
6、續航突破1000km？
▲圖8.小鵬的800V快充基礎設施建設
小鵬 S4 超充樁的改進包括， qiang線重量下降 36%，主要是針對不同用戶群體都可以單手提qiang，即插即充，即觸即停，智能功率分配，任一充電樁都能輸出最大充電功率，這樣能保證充電站的運營效率。 液冷充電qiang，主動實時溫升監控，大功率充電也安全，這個最大的挑戰是安全是否包括電池。
目前電動汽車普遍使用的是 400V電壓系統，由于單個鋰離子電池電壓只有 3~4V，因此需要 100 個左右電池串聯才能達到 400V 電壓要求，而 800V 高電壓快充系統則需要 200 個左右電池串聯，800V 高電壓快充系統對電池一致性提出了更高的要求。
800V趨勢下快充電池的需求將會加速。
在400V電壓平臺下，當前 E/E 電氣架構下較難突破500A ，即200kW 以上的快充。但升級到800V電壓之后200kW快充電流可減少一半至250A ， 800V電壓平臺有望使快充功率突破至350kW 。
此外，在高壓下電池的穩定性降低，衰減、起火等風險增大；為承受800V的高壓，直流電壓逆變器IGBT的元器件芯片材質也需更換為碳化硅，直接導致成本上升；且目前市面上的充電樁多為60kW、120kW，需要對現有充電樁進行升級，以適配800V平臺的高快充需求。馬瑞利有相應的解決方案可以用現有400V的充電樁滿足對800V系統進行充電。
