电子电气架构 - 电动汽车 800V 高压系统

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新能源汽车发展如火如荼，在动力性能、智能化、节省成本等方面优势明显，但电动汽车仍然面临续航里程焦虑的问题，为了延长续航里程，各大厂商纷纷加装电池，超过一定电量之后的加电池策略，续航边际收益降低。随着电池容量的增加，续航焦虑已经降低不少，充电焦虑开始浮出水面，快充能有效的解决充电及续航焦虑，新能源汽车 800V 高压平台方案应运而生。小鹏发布 G9， 800V 平台采用SiC 器件，可实现充电 5 分钟，续航 200 公里；岚图 800V 系统可实现充电10 分钟，续航 400 公里；目前全球已推出或确定推出 800V 系统的汽车品牌多达 20 多家，基于 800V系统核心优势明显。

新能源汽车发展如火如荼，在动力性能、智能化方面、节省成本等方面大幅领先燃油车，但电动车仍然面临续航里程焦虑的问题，为了延长续航里程，各大厂商纷纷加装电池，超过 700 公里续航能力的新车层出不穷，甚至有超过 1000 公里的。1 度锂电池的重量是 3-4 公斤，超过一定电量之后的加电池策略，续航边际收益极低，算上行车安全问题甚至出现负的边际收益。随着电池容量的增加，续航焦虑已经降低不少，充电焦虑开始浮出水面，快充能有效的解决续航焦虑问题，新能源汽车 800V 高压平台方案应运而生。

目前纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间。电动汽车动力源是电机和电池，需要较大的输入/输出功率，车内电压平台通常高于燃油车。纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间。400V 电压系统通常包括：电池、电机、电控、充电机（OBC）、高低压转换器（DC/DC）、高压控制盒(PDU)、连接器及线束、电机/电池热管理相关零部件。从核心部件功能上看：

1）电池是所有电器的供电单元， PDU 对电池、电路起保护作用；

2）驱动电机及控制器是动力源，将电能转化为机械能；

3） DC/DC 对高低压进行转化，满足车内低电压器件用电需求；

4） OBC 将充电桩的交流电转换成直流电进而通过分线盒给电池充电。

受限于硅基 IGBT 功率元器件的耐压能力，之前电动车高压系统普遍采用的是 400V 电压平台。基于该电压平台的充电桩中，充电功率最大的是特斯拉第三代超级充电桩，达到了 250kW，工作电流的峰值接近 600A。如果想要进一步提高充电功率、缩短充电时间，就需要将电压平台从 400V 提升到 800V、 1000V甚至更高的水平，来实现高压系统的扩容。

高电压平台技术看起来并不复杂，只是升高了整车的电压。但对于技术的开发和应用，却是“牵一发而动全身”的系统工程。电压平台的升高，意味着核心三电系统以及空调压缩机、 DCDC（直流变压器）、 OBC（车载充电机）等部件都要能在 800V甚至 1000V的电压下正常工作。

800V 系统可减少高压线束的用量。在用电功率相同的前提下，电压等级的提高还将减小高压线束上传输的电流，这将缩减高压线束的截面积，达到降低线束重量、节省安装空间的效果。

电动汽车800V高压系统是当前新能源汽车领域的一项前沿技术，它显著提高了电动汽车的续航能力和充电效率，为电动汽车的发展注入了新的动力：

1、基本原理与优势

高电压平台：800V高压系统，亦称为800伏特高压直流母线电压系统架构，其设计电压为800伏特。通过提升车辆的电压平台，800V系统有效地解决了电动汽车续航里程不足和充电时间过长的问题。

充电效率提升：高电压意味着在相同的电流条件下，系统能够传输更多的功率，这不仅提高了电池的放电效率，还直接增加了电动汽车的实际行驶里程。同时，800V系统允许电池在较短的充电时间内吸收更多的电能，极大地加快了充电速度。

能效提升：800V技术可以减少线束的数量和长度，降低线束损耗和故障率，从而提高车辆的可靠性和稳定性。此外，它还能有效降低设备的运行温度，减少因高温导致的能量损失。

2、技术架构与核心组件

电池系统：为了适应800V系统的高电压和高能量需求，必须选用高能量密度和高安全性的电池材料与技术。锂离子电池因其出色的能量密度和循环寿命，成为了首选方案。同时，先进的电池管理系统（BMS）能够实时监控电池状态，有效预防过充、过放和热失控等安全风险。

电机与电控系统：800V系统要求开发出高效、高功率密度的高速电机。永磁同步电机（PMSM）因其高效率和高功率密度而备受青睐。电控系统作为电动汽车的神经中枢，负责协调和控制各个组件的运作，运用矢量控制或直接转矩控制等先进的控制算法，能够实现对电机和电池组的精确控制。

充电系统：兼容800V的快速充电站和车载充电器是实现快速充电的关键。随着技术的持续进步和成本的逐渐降低，预计800V系统将在电动汽车行业得到更广泛的应用和推广。

3、市场应用与前景

市场应用：目前，市场上已经有多款搭载800V高压系统的电动汽车推出，如特斯拉Model S Plaid、保时捷Taycan等。这些车型在续航里程和充电速度方面均表现出色，受到了消费者的广泛好评。

未来前景：随着技术的持续发展和技术难题的逐步攻克，以及市场的不断扩大和成熟，800V系统预计将在电动汽车的未来发展中扮演更加关键的角色。它将成为推动整个行业持续创新和向绿色可持续发展转型的强大动力。

4、面临的挑战与解决方案

技术成熟度：目前，800V高压系统在某些技术方面仍面临成熟度不够的问题。例如，高电压系统的安全性能、电池管理系统的精准度等都需要进一步优化和提升。

成本控制：高电压系统对电池、电机、电控等关键部件提出了更为严格的技术要求，这导致了成本的增加。未来需要通过技术创新和规模化生产来降低成本，提高市场竞争力。

充电基础设施：虽然800V高压系统能够显著提高充电效率，但目前充电基础设施的布局仍需加强，以满足日益增长的市场需求。未来需要加快充电站的建设和升级，以支持800V高压系统的广泛应用。

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