整車(chē)800V高壓平臺(tái)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-24
整車(chē)800V高壓平臺(tái)的實(shí)例教程
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在功率不變前提下，預(yù)計(jì) 800V 平臺(tái)的推出，續(xù)航里程將增加 10%、充電速度將提升一倍以上。當(dāng)然，實(shí)際快充技術(shù)的普及需要充電樁功率和電池充電倍率的同步匹配。
800V平臺(tái)下，涉及高壓系統(tǒng)部件都需升級(jí)
400V與800V 電壓下整車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)基本一致，或增電源部件。高壓電氣系統(tǒng)下400V與800V拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致，沒(méi)有太大變化。但若800V電壓平臺(tái)的電車(chē)能夠使用之前400V的直流快充樁，則需要在車(chē)端增加額外的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓，達(dá)到800V及以上才能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行充電。在800V的情況下，整車(chē)成本及充電裝置將會(huì)更昂貴，800V部件在應(yīng)用初期更適用于高檔跑車(chē)/SUV 等，中低端車(chē)型在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)采取400V電壓平臺(tái)仍將是較為經(jīng)濟(jì)的選擇。
此外高壓零部件及元器件需更提升耐壓等級(jí)，要求明顯提升。
除去可能新增 DC/DC升壓部件之外，在原本的整車(chē)高壓電氣架構(gòu)中直接與高壓系統(tǒng)直接連接的子系統(tǒng)部件如：動(dòng)力電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)（電機(jī)、電機(jī)控制器）、電源系統(tǒng)（ DC/DC 、 OBC 、 PDU ）以及車(chē)內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)、加熱系統(tǒng)等需要提升部件耐壓等級(jí)。在這些子系統(tǒng)部件提升耐壓等級(jí)從400V平臺(tái)升至800V平臺(tái)后，其所采用的元器件及材料如：線纜、連接器、繼電器、保險(xiǎn)絲、電容、電阻、電感及功率半導(dǎo)體等耐壓等級(jí)需提升至800V及以上。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在應(yīng)用初期設(shè)計(jì)時(shí)將有可能需要更高的耐壓等級(jí)的部件來(lái)滿(mǎn)足絕緣安全冗余度的要求。
800V趨勢(shì)下快充電池的需求將會(huì)加速。
在400V電壓平臺(tái)下，當(dāng)前 E/E 電氣架構(gòu)下較難突破500A ，即200kW 以上的快充。但升級(jí)到800V電壓之后200kW快充電流可減少一半至250A ， 800V電壓平臺(tái)有望使快充功率突破至350kW 。
展開(kāi) 800V平臺(tái)下，涉及高壓系統(tǒng)部件都需升級(jí)
400V與800V 電壓下整車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)基本一致，或增電源部件。高壓電氣系統(tǒng)下400V與800V拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致，沒(méi)有太大變化。但若800V電壓平臺(tái)的電車(chē)能夠使用之前400V的直流快充樁，則需要在車(chē)端增加額外的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓，達(dá)到800V及以上才能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行充電。在800V的情況下，整車(chē)成本及充電裝置將會(huì)更昂貴，800V部件在應(yīng)用初期更適用于高檔跑車(chē)/SUV 等，中低端車(chē)型在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)采取400V電壓平臺(tái)仍將是較為經(jīng)濟(jì)的選擇。
此外高壓零部件及元器件需更提升耐壓等級(jí)，要求明顯提升。
除去可能新增 DC/DC升壓部件之外，在原本的整車(chē)高壓電氣架構(gòu)中直接與高壓系統(tǒng)直接連接的子系統(tǒng)部件如：動(dòng)力電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)（電機(jī)、電機(jī)控制器）、電源系統(tǒng)（ DC/DC 、 OBC 、 PDU ）以及車(chē)內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)、加熱系統(tǒng)等需要提升部件耐壓等級(jí)。在這些子系統(tǒng)部件提升耐壓等級(jí)從400V平臺(tái)升至800V平臺(tái)后，其所采用的元器件及材料如：線纜、連接器、繼電器、保險(xiǎn)絲、電容、電阻、電感及功率半導(dǎo)體等耐壓等級(jí)需提升至800V及以上。
展開(kāi) ○提高電壓：
由于上述電流的增大是有極限的，目前極限的電流一般定義為500A，所能達(dá)到的功率大約200kW（特斯拉在400V設(shè)計(jì)了600A以上的作為嘗試），增加電壓把400V系統(tǒng)切換成800V就是成為一個(gè)選擇。這個(gè)對(duì)于所有的用電部件，都是一個(gè)系統(tǒng)性的提升。里面核心的開(kāi)關(guān)器件還有其他的部分都有了變化。
▲圖2.400V體系下快充的迭代路徑
▲圖3.800V快充的路徑
●高壓快充架構(gòu)
對(duì)于當(dāng)前的車(chē)輛升級(jí)來(lái)看，很重要的是保持原有的系統(tǒng)不變的情況下，來(lái)提升快充的體驗(yàn)。從400V到800V會(huì)有很大的改變，所以短期內(nèi)圍繞400V來(lái)進(jìn)行功率升級(jí)是一個(gè)選擇。當(dāng)電流越大時(shí)，要想以相同的電壓水平傳輸功率而不會(huì)過(guò)熱，所需的電纜橫截面積就越大。
目前主要的高功率設(shè)計(jì)，目標(biāo)是200kW，也就是持續(xù)5分鐘左右的500A電流，為了匹配這個(gè)電流，需要增大車(chē)內(nèi)充電插座、充電插座到電池包的高壓線纜、快充接觸器和主正主負(fù)接觸器、主熔絲、模組接線排、電芯內(nèi)部接線排的載流能力。
但是從長(zhǎng)期來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)5~10min快速充電，打造和加油一樣的充電體驗(yàn)，需要400kW以上的充電功率，則整車(chē)電壓平臺(tái)必然要向800V及以上進(jìn)行演進(jìn)。而且在充電功率相同的情況下，高壓架構(gòu)下電池系統(tǒng)散熱更少，熱管理難度低，線束直徑更小，成本也更低。
▲圖4.400V和800V電壓作比較
在這個(gè)領(lǐng)域，除了車(chē)廠以外，華為是特別積極的，而且以全棧高壓平臺(tái)解決方案的形式來(lái)做了個(gè)800V系統(tǒng)。包括OBC車(chē)充電，包括電池管理以及動(dòng)力總成，車(chē)下高壓模塊，今年發(fā)布的方案是15分鐘以?xún)?nèi)的充滿(mǎn)30%-80%，兩年以后會(huì)再上市7.5分鐘的解決方案，2025年做到5分鐘。
展開(kāi) 從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，圍繞車(chē)載電源的系統(tǒng)成本、功率密度以及效率等重要屬性，其趨勢(shì)為：
OBC+DCDC為主的二合一和OBC+DCDC+PDU的三合一產(chǎn)品集成方案已開(kāi)始規(guī)模化推出，未來(lái)將進(jìn)一步朝著集成大三電以及其他控制器方向發(fā)展；
伴隨著11kW-22kW等大功率OBC的量產(chǎn)，未來(lái)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將是3.3-22kW多OBC方案、功率密度和成本等多樣化需求；
隨著新能源整車(chē)帶電量的提高，作為分布式能源對(duì)外向其他電器設(shè)備供電以及車(chē)輛道路救援和電網(wǎng)互動(dòng)等場(chǎng)景需求在逐步增加，發(fā)展雙向OBC能有效提高新能源汽車(chē)電能的利用率而逐漸成為主流選擇；
隨著整車(chē)朝著800V高壓平臺(tái)發(fā)展，采用SiC方案能顯著減少功率器件等部件的應(yīng)用數(shù)量，從而降低系統(tǒng)成本，同時(shí)因SiC開(kāi)關(guān)頻率提升和相關(guān)損耗降低，也能進(jìn)一步改善系統(tǒng)的功率密度和效率。
未來(lái)，受限于直流充電樁數(shù)量及覆蓋率，致使小功率直流快充場(chǎng)景適應(yīng)性存在局限，目前尚未形成規(guī)模落地，我們認(rèn)為車(chē)載OBC仍會(huì)是主流的補(bǔ)能方案之一，在短時(shí)間內(nèi)仍是大多數(shù)車(chē)型的標(biāo)配。同時(shí)疊加新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們預(yù)計(jì)到2025年我國(guó)車(chē)載電源的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過(guò)220億元。
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文章來(lái)源蓋世汽車(chē)研究院
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800V高壓平臺(tái)發(fā)展，采用SiC方案能顯著減少功率器件等部件的應(yīng)用數(shù)量，從而降低系統(tǒng)成本，同時(shí)因SiC開(kāi)關(guān)頻率提升和相關(guān)損耗降低，也能進(jìn)一步改善系統(tǒng)的功率密度和效率。
自從上海車(chē)展北汽極狐發(fā)布搭載華為全棧高壓解決方案的阿爾法S車(chē)型之后，十多家車(chē)企已經(jīng)推出或者正在推出能夠快充的車(chē)輛，800V高壓架構(gòu)已經(jīng)成為2021年多個(gè)行業(yè)論壇的核心主題。
12月21號(hào)，在2021華為智能汽車(chē)解決方案生態(tài)論壇上，華為邀請(qǐng)產(chǎn)業(yè)界伙伴，探討如何協(xié)同推進(jìn)高壓快充產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，再次引發(fā)行業(yè)對(duì)高壓平臺(tái)的廣泛關(guān)注。
隨著電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程增加的邊際效應(yīng)開(kāi)始降低
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即將到來(lái)的2022年，即將成為800V高壓快充元年，各家主機(jī)廠紛紛布局。
目前小鵬汽車(chē)、廣汽埃安、比亞迪e平臺(tái)、吉利極氪、理想汽車(chē)、北汽極狐等車(chē)企已經(jīng)布局了 800V快充技術(shù)。
800V高壓平臺(tái)解決續(xù)航、充電焦慮問(wèn)題
電車(chē)電動(dòng)車(chē) 800V 高壓平臺(tái)正逐步落地。
因動(dòng)力源差異，燃油車(chē)和電動(dòng)車(chē)的電壓平臺(tái)差異大
當(dāng)前仍有部分中高端車(chē)型充電時(shí)長(zhǎng)至少要1小時(shí)以上，要實(shí)現(xiàn)更大功率的快充，達(dá)到“加油一樣的充電體驗(yàn)”，整車(chē)采用800V及以上高壓平臺(tái)是必然趨勢(shì)。同時(shí)，新能源汽車(chē)頻發(fā)的各種安全問(wèn)題單純靠傳統(tǒng)方案已無(wú)法有效解決，融入云、大數(shù)據(jù)和AI人工智能的“三電云”解決方案才是未來(lái)的解決之道。
