800V 高压架构或成下一代主流平台

更新时间:08-03-2023

快充的核心在于提高整车充电功率,提高充电功率主要两种方式,加大充电电流或者提高充电电压。目前大多数纯电动汽车的牵引逆变器都使用 600V 的 IGBT 模块,因此将电池组电压限制在 400V 左右的峰值,如果充电电压保持在 400 V,提高电流会导致充电电缆笨重、传导热损失平方级别增长,连接器、电缆、电池的电连接、母线排等的电阻都会发热。将母线电压提高到 800 V,可以使同一根电缆的充电功率增加一倍,要达到 350 或 400kW 的超高充电功率,800V 高压平台应运而生。

对比采用 400V 总线的特斯拉 Model 3 和采用 800V 总线设计的保时捷 Taycan。Model3 和 Taycan 将充电 SOC 从 5%-80%分别需要 26 分钟和 22.5 分钟。Model 3 的母线电压较低,通过使用非常高的超过 600A 的最大充电电流实现了 250kw 的最大充电功率。保时捷 Taycan 采用 800V 的电池组,通过传统的直流快速充电器和插头提供最大充电电流为 340A,峰值充电功率 270kW。Taycan 获得的充电功率比 Model 3 略高,在 800 V 总线和 500 A 充电电流的情况下,可以达到 400 kW 的功率。800V 高压架构或成为下一代电动车主流平台。800V 高压系统通常指整车高压电气系统电压范围达到 550-930V 的系统,统称 800V 系统。800V 高压系统以低成本和高效率系统获得众多集团和品牌青睐,海外现代起亚、大众集团、奔驰、宝马等,国内比亚迪、 吉利、极狐、现代、广汽、小鹏等均重点布局 800V 高压平台。800V 高压架构有望成为下一代电动汽车的主流整车电压平台。

根据联合电子,目前常见的有 5 种 800V 高压系统架构:

方案一:车载部件全部 800V,电驱升压兼容 400V 直流桩方案。典型特征为:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;通过电驱动系统升压, 兼容 400V 直流充电桩。这种方案整车能耗低,无安全风险,所有部件要求 800V 也都是供应商在研产品,易于推广。

方案二:车载部件全部 800V,新增 DCDC 兼容 400V 直流桩方案。典型特征为:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;通过新增 400V-800V DCDC 升压,兼容 400V 直流充电桩。这种方案整车能耗低,无安全风险,但系统新增成本较高,不过仍然由于 800V 部件多家厂商在研,较易推广。

方案三:车载部件全部 800V,动力电池灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 直流桩 方案。典型特征为:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;2 个 400V 动力电池串并联,通过继电器切换灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 直流充电桩。这种方案由于动力电池需要特殊设计,以避免电池并联环流潜在问题,因此推广难度较大。方案四:车载部件全部 800V,动力电池灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 直流桩 方案。典型特征为:直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为 800V;2 个 400V 动力电池串并联,通过继电器切换灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 直流充电桩。这种方案整车能耗高,优点在于只需要增加一个 DCDC,但这个 400V/800V DCDC 对安全要求高,推广不易。

方案五:仅直流快充相关部件为 800V,其余部件维持 400V,动力电池灵活输出 400V 和 800V 方案。典型特征为:仅直流快充为 800V;交流慢充、电驱动、负载均为 400V;2 个 400V 动力电池串并联,通过继电器切换灵活输出 400V 和 800V,兼容 400V 和 800V 直流充电桩。这一方案虽然系统新增成本低,整车布置改造难度适中,但是在能耗、电池特殊改动和设计方面均处于劣势。

综合考虑性能、系统成本及整车改造工程量,方案一“车载部件全部 800V,电驱升压兼容 400V 直流桩方案”预计是短期内快速推广的解决方案。