智能車(chē)又要開(kāi)始升級了，多家機構預測2022年將是國內800V電壓平臺發(fā)展的元年，800V架構是什么？
從400V到800V，最近車(chē)企都在大力發(fā)展800V架構的整車(chē)，預計到2022年小鵬G9、比亞迪將率先量產(chǎn)，蔚來(lái)、理想、長(cháng)城、北汽、廣汽等車(chē)企將在2023年落地。曾經(jīng)的一句“充電5分鐘，續航200公里”已不再是遙遠的夢(mèng)想。
為何電動(dòng)車(chē)要升級到800V架構呢？升級會(huì )帶來(lái)哪些變化和產(chǎn)業(yè)價(jià)值呢？
電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)啟高壓革命
在電動(dòng)車(chē)出現以前，汽車(chē)中的電壓都是非常低的�；仡櫲加推�(chē)的發(fā)展歷史來(lái)看，自1912年起至今的一百多年間，燃油車(chē)的功率僅從6V上升到了48V，
然而電動(dòng)汽車(chē)的出現徹底顛覆了汽車(chē)對功率的訴求。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的面世，當前主流車(chē)型的功率集中在250V到450V之間，其中最主要的原因來(lái)自汽車(chē)的動(dòng)力系統（心臟）所發(fā)生的根本性改變。從燃油驅動(dòng)到電池驅動(dòng)的轉變，雖然降低了排放污染，但是續航里程卻成為了電動(dòng)汽車(chē)的痛點(diǎn)。
為了解決電動(dòng)汽車(chē)續航時(shí)間短、提高補能效率的問(wèn)題，主流車(chē)廠(chǎng)提出了兩種解決方案：換電和大功率快充。換電的方案的代表企業(yè)是蔚來(lái)，目前已經(jīng)可以提高到5分鐘/車(chē)換電池，但是問(wèn)題在于每個(gè)車(chē)企電池規格可能不同，未來(lái)?yè)Q電的普適性難度很大，不利于大范圍推廣。而800V架構就是針對大功率快充所設計的汽車(chē)補能方案。
目前市面上大部分的新能源汽的續航里程都低于600公里，難以滿(mǎn)足長(cháng)距離的開(kāi)車(chē)需求。根據特斯拉V3的充電樁數據顯示，在400V電壓下，充電效率為15分鐘續航250km,在現有的充電技術(shù)水平下，用戶(hù)至少需要等待半小時(shí)以上時(shí)間才能給車(chē)充滿(mǎn)電量，而這對比燃油車(chē)的加油體驗可太差了。但在800V的電壓下，電動(dòng)汽車(chē)基本上可實(shí)現5分鐘續航200公里，12分鐘充電80%，極大的提高了汽車(chē)的充電速度，為車(chē)主們緩解了充電的等待焦慮。
在前文中見(jiàn)智研究提到過(guò)為了給電動(dòng)汽車(chē)補能，更多的廠(chǎng)商選擇了快充的方案。其實(shí)，快充也分兩種，一種是大電流快充，另一種是高電壓快充，代表型分別是特斯拉和保時(shí)捷。兩種方案的設計難點(diǎn)也是不同的。對于特斯拉的超級快充方案，對應600A電流，400V電壓，可實(shí)現250KW充電功率，最需要解決的是熱管理的問(wèn)題。
保時(shí)捷800V方案下，電流為350A，可實(shí)現充電功率300KW，對于高電壓系統而言，看起來(lái)只是升高了整車(chē)的電壓，然而從電動(dòng)車(chē)的高壓架構以及應用來(lái)看是牽一發(fā)而動(dòng)全身的工程。
隨著(zhù)電壓升高后，意味著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的“心臟”三電系統（電池、電驅、電控）要能夠在800V下安全工作。
拆分動(dòng)力電池系統來(lái)看，一般包含電芯、電池組、電池管理系統、冷卻系統、高低壓線(xiàn)束、保護外殼等其他結構件。對于鋰電池來(lái)說(shuō)，過(guò)高的充電電壓以及電流都會(huì )導致電池的穩定性降低，容易引發(fā)著(zhù)火、爆炸等問(wèn)題。
因此，想要在高壓下實(shí)現電池的安全壽命，需要在材料以及可高控制精度的電池管理系統、冷卻系統等方面實(shí)現技術(shù)突破。另外，值得注意的是電池周邊原本采用的線(xiàn)束也需要由低壓替換為高壓規格。
對于電驅系統來(lái)說(shuō)，主要包括傳動(dòng)機構（齒軸系統、換擋系統、殼體）、電機以及逆變器。相比較成本占比最大的電池來(lái)說(shuō)，電機的效率和性能則是關(guān)注點(diǎn)，目前主流的電機驅動(dòng)包括直流、永磁以及感應電機。從控制難度、成本、轉速以及可靠性等指標綜合來(lái)看，永磁電機是綜合各方面來(lái)看較優(yōu)的選擇。
另外，值得關(guān)注的是原本在400V架構下電動(dòng)汽車(chē)采用的是IGBT材料的逆變器，而在800V架構下，IGBT的穩定性就會(huì )產(chǎn)生新的問(wèn)題，目前可選用的材料只有SiC基功率半導體，器件能耗損失要顯著(zhù)低于IGBT，此外還可以為電驅系統提高2%-3%的效率。對于Si-IGBT來(lái)說(shuō)，耐壓值只能達到650V，因此SiC將成為高壓電動(dòng)車(chē)架構下最受益的元器件，但是SiC基的高成本一直是無(wú)法快速推廣的重要原因之一。
對于電控系統來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車(chē)與燃油車(chē)的整車(chē)控制器差別并不大，產(chǎn)品成熟度也比較高。值得關(guān)注的是薄膜電容，用于電機控制器和車(chē)載充電機上，一個(gè)功率半導體就需要匹配一個(gè)薄膜電容，另外在充電樁上也需要配套使用。在800V架構下，薄膜電容ASP的用量將會(huì )提升20%，也將會(huì )成為高壓平臺趨勢下受益的元器件。
800V架構下，電動(dòng)汽車(chē)有三方面值得關(guān)注：
1、800V快充對現有電池的穩定性、電源管理系統以及電池材料電導率會(huì )進(jìn)行優(yōu)化。
2、在400V電壓平臺上所用到的逆變器采用的是IGBT，而800V上需要用SiC基功率半導體，但是目前SiC的高昂成本延緩了推廣進(jìn)度。
3、在400V下應用的元器件都需要重新進(jìn)行設計或替換，用以匹配高電壓平臺。薄膜電容ASP的用量將會(huì )提升20%。
此外，還有其他零部件如車(chē)載充電機（OBC）、直流變壓器（DCDC）以及空調壓縮機也會(huì )針對高壓架構進(jìn)行升級和改造，將會(huì )放在下一篇繼續分析。
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