整車800V高壓平臺的案例
盤點(diǎn)丨整車800V高壓平臺及SiC應(yīng)用
來源： 天風(fēng)汽車，網(wǎng)絡(luò)
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電動汽車的800V高壓平臺
在功率不變前提下，預(yù)計 800V 平臺的推出，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平臺下，涉及高壓系統(tǒng)部件都需升級
400V與800V 電壓下整車系統(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，沒有太大變化。但若800V電壓平臺的電車能夠使用之前400V的直流快充樁，則需要在車端增加額外的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓，達(dá)到800V及以上才能夠?qū)恿﹄姵剡M(jìn)行充電。在800V的情況下，整車成本及充電裝置將會更昂貴，800V部件在應(yīng)用初期更適用于高檔跑車/SUV 等，中低端車型在較長時間內(nèi)采取400V電壓平臺仍將是較為經(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，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：動力電池系統(tǒng)、動力系統(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。在這些子系統(tǒng)部件提升耐壓等級從400V平臺升至800V平臺后，其所采用的元器件及材料如：線纜、連接器、繼電器、保險絲、電容、電阻、電感及功率半導(dǎo)體等耐壓等級需提升至800V及以上。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在應(yīng)用初期設(shè)計時將有可能需要更高的耐壓等級的部件來滿足絕緣安全冗余度的要求。
800V趨勢下快充電池的需求將會加速。
在400V電壓平臺下，當(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 。
展開 電動汽車的800V高壓平臺技術(shù)
800V平臺下，涉及高壓系統(tǒng)部件都需升級
400V與800V 電壓下整車系統(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，沒有太大變化。但若800V電壓平臺的電車能夠使用之前400V的直流快充樁，則需要在車端增加額外的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓，達(dá)到800V及以上才能夠?qū)恿﹄姵剡M(jìn)行充電。在800V的情況下，整車成本及充電裝置將會更昂貴，800V部件在應(yīng)用初期更適用于高檔跑車/SUV 等，中低端車型在較長時間內(nèi)采取400V電壓平臺仍將是較為經(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，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：動力電池系統(tǒng)、動力系統(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。在這些子系統(tǒng)部件提升耐壓等級從400V平臺升至800V平臺后，其所采用的元器件及材料如：線纜、連接器、繼電器、保險絲、電容、電阻、電感及功率半導(dǎo)體等耐壓等級需提升至800V及以上。
展開 800V高壓架構(gòu)或?qū)⒊蔀橄乱淮妱悠囍髁?em>平臺
○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就是成為一個選擇。這個對于所有的用電部件，都是一個系統(tǒng)性的提升。里面核心的開關(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)
對于當(dāng)前的車輛升級來看，很重要的是保持原有的系統(tǒng)不變的情況下，來提升快充的體驗(yàn)。從400V到800V會有很大的改變，所以短期內(nèi)圍繞400V來進(jìn)行功率升級是一個選擇。當(dāng)電流越大時，要想以相同的電壓水平傳輸功率而不會過熱，所需的電纜橫截面積就越大。
目前主要的高功率設(shè)計，目標(biāo)是200kW，也就是持續(xù)5分鐘左右的500A電流，為了匹配這個電流，需要增大車內(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。
但是從長期來看，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，則整車電壓平臺必然要向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
在這個領(lǐng)域，除了車廠以外，華為是特別積極的，而且以全棧高壓平臺解決方案的形式來做了個800V系統(tǒng)。包括OBC車充電，包括電池管理以及動力總成，車下高壓模塊，今年發(fā)布的方案是15分鐘以內(nèi)的充滿30%-80%，兩年以后會再上市7.5分鐘的解決方案，2025年做到5分鐘。
展開 
蓋世汽車研究院：預(yù)計到2025年車載電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過220億元
從發(fā)展趨勢來看，圍繞車載電源的系統(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)品集成方案已開始規(guī)模化推出，未來將進(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)，未來長時間內(nèi)將是3.3-22kW多OBC方案、功率密度和成本等多樣化需求；
隨著新能源整車帶電量的提高，作為分布式能源對外向其他電器設(shè)備供電以及車輛道路救援和電網(wǎng)互動等場景需求在逐步增加，發(fā)展雙向OBC能有效提高新能源汽車電能的利用率而逐漸成為主流選擇；
隨著整車朝著800V高壓平臺發(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，同時因SiC開關(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，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)為車載OBC仍會是主流的補(bǔ)能方案之一，在短時間內(nèi)仍是大多數(shù)車型的標(biāo)配。同時疊加新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們預(yù)計到2025年我國車載電源的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過220億元。
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文章來源蓋世汽車研究院
展開 華為智能電動副總裁彭鵬：下一代動力系統(tǒng)高壓架構(gòu)趨勢探討
論壇上，華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司智能電動副總裁彭鵬以“下一代動力系統(tǒng)高壓架構(gòu)趨勢探討”為主題發(fā)表了精彩演講，分享了華為近期在電動汽車動力域的進(jìn)展和展望。
加速電動化是“雙碳”目標(biāo)達(dá)成的重要舉措，解決當(dāng)前用戶痛點(diǎn)是關(guān)鍵
從滲透率來看，2020年中國新能源汽車滲透率是5%左右，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)政策，如果要實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，2025年滲透率要到20%，這是非常有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。
近幾年來，電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要來自于政策驅(qū)動，未來如果要真正讓消費(fèi)者接受電動汽車，還要解決幾大問題：充電問題、續(xù)航問題和安全問題。當(dāng)前仍有部分中高端車型充電時長至少要1小時以上，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)”，整車采用800V及以上高壓平臺是必然趨勢。同時，新能源汽車頻發(fā)的各種安全問題單純靠傳統(tǒng)方案已無法有效解決，融入云、大數(shù)據(jù)和AI人工智能的“三電云”解決方案才是未來的解決之道。因此，未來動力域只有向高壓化、集成化、智能化方向發(fā)展，才能助力整車打造更有競爭力的駕乘體驗(yàn)。
傳統(tǒng)動力域架構(gòu)已力不從心
未來新能源車的發(fā)展會轉(zhuǎn)向“以人為中心”的出行，更專注于用戶多樣化的需求和應(yīng)用場景。要提升用戶體驗(yàn)就要適應(yīng)未來需求和場景的變化。
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