在大功率、补能速度快等优势的吸引下，越来越多的车企开始跟进800V的布局。因此，高电压技术无疑是未来新能源汽车行业的重要发展趋势。
技术尚处于概念阶段时往往看起来比较遥远，一旦开始触地，其进展往往会超出预期。在800V技术发展如火如荼的今天，究竟如何从400V过渡到800V的平台？具体的挑战在哪里？一系列问题的讨论正热火朝天，东风汽车也在对新技术的研究中形成了自己的观点。
大势所趋众多厂商争相布局
2020年11月，国务院办公厅发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》正式稿，对充换点基础设施做出指示性要求，指明了慢充为主的家庭充电格局以及快充为主的公共充电格局。这也表明了智能化、大功率的技术方向。
续航里程焦虑和补能焦虑是在新能源车主中长期存在的问题。当前，大功率充电的需求同时反映在车型和区域上。
车型方面，电动汽车的续航里程逐渐向400km以上集中，长续航里程汽车电池电量大，必然需要大功率充电；另外，出租网约车等运营性质车辆电消耗大、对充电时间极为敏感，其车主对于补能速度也有着迫切需求。
在区域方面，大功率充电需求则主要集中于特大城市和高速公路。在北上广深等车位资源紧张的特大城市，家庭拥有能安装充电桩的车位并不容易实现，这就产生了大功率公共快充电桩的需求；且随着电动汽车的普及，远行是必然趋势，目前高速公路服务区在节假日已出现电动汽车排队等桩的现象，现有的充电技术无法满足大量充电车的快速补能需求。
图片来源：东风汽车
目前的400V平台最大充电功率为200kW，已经不能满足大功率的充电需求。众所周知，电动汽车的充电速度主要取决于充电功率。根据电功率公式P=UI，提高充电功率的路径无非就是提高电压或加大电流两种方式。因此，发展超级快充目前有两大技术方向：大电流直流超充和高电压直流超充。
然而，加大充电电流就意味着更多的发热量、更粗更重的线束以及更多安全隐患。更高的散热要求，带来的是更高的成本，也正因如此目前只有以特斯拉为代表的少数厂商选择这一方案。
在技术路线上，升高电压比加大电流更容易实现。高电压不仅能显著提升汽车的动力性能和续航里程，发热所带来的安全隐患也相对更小，因此现在大多数厂商更愿意通过提高电压来实现大功率的需求。
当前，奔驰、宝马、保时捷、大众等车企都采用了高电压的平台，国内的主流新势力、龙头车企也在大功率快充和800V赛道上明显发力。2021年开始，各大主流整车厂纷纷开始布局超级快充桩，行业预测，未来一段时间内750V的充电桩将成为主力，到2025年可以完成750V桩到1000V桩的高压化；相关调研的数据也显示，超87%用户倾向选择120kW及以上的大功率充电桩。
无论是从充电设施布局还是用户需求来看，不久后将有更多的量产车型应用高压快充技术。不过，在新能源汽车逐渐“高压化”的过程中，仍有许多高压生态、高压技术方面的问题亟待解决。
攻克技术难题推动高压系统落地
一项新技术的落地、普及显然会存在各种挑战，其中首当其冲的就是资源方面的问题。高压零件需进行高电压升级，需要资源保障，比如仅是高压电驱对SiC材料的需求就大大增加；基础设施方面涉及到“桩等车还是车等桩”的问题，快充桩与电网的建设需要同步跟进。
此外，高电压也带来带来新的技术难题。为实现升高电压，高压架构中的电池有更多串联个数，这就增加了电池管理与均衡的难度；另外，高压波动对于器件和结构设计的耐压都是一大挑战，电机的系统结构、材料性能都需要优化。基于现有低电压平台进行技术拓展、模块化开发，仍有着诸多难题需要攻克。
图片来源：东风汽车官网
东风汽车将800V高压系统的关键技术研发概括为高压平台的集成匹配、高压电驱动开发和高压电池包开发三大方向。
800V高压系统的典型特征在于电压平台，充电电压的提升直接推动了400V电压平台向800V平台转变。在400V迈向800V的过渡时期，平台的兼容性是研发时需纳入考量的重要因素。为了兼容400V充电桩，主流800V架构升压充电方式主要有以下两种：升压BOOST，即直流车载充电机将电压升至800V进行充电；另一种是电机电控升压，利用电机中的电感进行储能、充电。
“三电”系统能够直接影响车辆的性能表现，其中的电机系统可谓是重中之重。在高压电驱动开发方面，东风汽车基于现有的平台，对电机控制器进行了高压化的优化设计，其中包括对驱动元器件的耐压处理。在电机方面的方案是对定子进行优化设计，包括对电磁场、绝缘的设计优化。
在IGBT模块上，东风采用600A/1200V耐压等级的IGBT，IGBT较400V效率提升了1.9%。总体而言，无论是最高效率还是大于85%的效率，800V的电驱动总成系统动力性都优于400V。
电池系统方面，东风汽车基于一款量产的电池进行了优化设计，其中就包括对于快充模组的重新选型、热管理的优化设计、相关元件的高压化升级以及BMS的二次开发等。
在电池系统技术方案的设计过程中，东风汽车将电性能、热性能两方面的需求细化到电芯层面：电芯充电倍率需满足快充时间要求，产热量也需与热管理系统相匹配。在充放电性能测试中，该方案设计出的电池包在水冷温升、温度要求上均满足了性能需求。
从概念到现实：800V时代还有多远？
虽然高压架构依然存在部分挑战，但从总体来看，未来800V高压架构将成为下一代电动汽车的主流平台。
随着电动车的渗透率上升，其应用场景增多，需求也会随之出现多元化。单一的技术路线难以包打天下，必须要有多种技术和产品布局来适应多元化的市场。东风汽车自2019年起就开始启动高电压技术平台研究，对于即将到来的800V时代，东风汽车也有其愿景。
图片来源：东风汽车官网
东风汽车希望，车企在加快高压车型布局和上市的同时，能逐步开放共享、共建高压充电桩，在不久的将来800V技术也能由高端车型向经济车型渗透。在行业层面，东风汽车呼吁产业上下游协同推进高压快充产业快速发展，围绕用户多元补能需求，提供多元化的能源解决方案，并实现数据驱动和服务变现。
技术的变更总得经过市场检验。“800V”距离真正实现落地还有多远，总会有市场中的消费者“用脚投票”给出答案。届时能在市场中取胜的，将是提前入局准备、掌握前瞻性技术的玩家。
（以上内容来自东风汽车新能源及动力中心高电压平台开发专家齐士举于2022年6月24日由盖世汽车主办的2022中国汽车电驱动与关键技术-云论坛发表的《新能源汽车高电压平台及关键技术》主题演讲。）
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