800V 架构能给新能源汽车带来多少新的改变?

一、800V 高压平台加快解决续航、充电焦虑问题 
(一)电动车 800V 高压平台正逐步落地
因动力源差异,燃油车和电动车的电压平台差异大。
燃油车动力源来自内燃机,车用电器对输出功率要求不高,低电压平台即可满足:1918 年,蓄电池首次引入汽车;1920年得到普及,电压仅为 6V。随着车载电器增多,车企相继推出 12V-48V 等系统,适配以内燃机为主要动力源的车型。而纯电车型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 高压系统通常包括: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;
3DC/DC 对高低压进行转化,满足车内低电压器件用电需求;
4OBC 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。
800V 架构能给新能源汽车带来多少新的改变?的图1

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800V 架构能给新能源汽车带来多少新的改变?的图4

800V 高压平台车型出现后,国内车企从技术角度开始进 800V 架构。


保时捷Taycan 是首款 800V 高压平台的量产车型,已将最大充电功率提升至 350KW,可以在大约 23 分钟内,把动力电池从 5%充至 80%,相当于 300 公里的续航能力。同等功率下,当电压从 400V 提升到 800V 后,工作电流将降低一半,进而线束体积、功率损耗均有下降。
国内车企目前纷纷跟进 800V 高压平台架构,有望在 2022 年陆续实现量产:
1) 比亚迪:2021 年 月,上海车展发布 平台 3.0,提供 800V 闪充功能,充电 分钟可增加续航 150 公里,搭载 800V 平台的车型有望 2022 年量产。
 2) 吉利极氪:2021 年 月,发布子品牌极氪,充电桩最大功率达 360KW。极氪 001采用的浩瀚架构具备 400V 和 800V 两种电压架构,10%-80%SOC 充电时间仅需 30分钟,充电 分钟续航可增加 120 公里。搭载 800V 的产品有望在 2022-2023 年亮相。
3) 北汽极狐:2021 年 月,发布极狐αS Hi 版,具备 800V 充电架构,2.2C 闪充技术能实现 10 分钟补充 196 公里续航的电量,30%-80%SOC 充电时间仅为 15 分钟。
4) 广汽埃安:2021 年 月,发布 A480 超充桩,峰值电压 1000V,电流 600A,未来将超倍速电池技术搭载于 AION 系列车型,可做到充电 分钟,续航 200 公里。
5) 东风岚图:2021 年 月,发布最新 800V 高压超级快充技术,在 360KW 超级充电桩的加持下,充电速率可提升 125%,可实现充电 10 分钟,续航 400 公里。
6) 小鹏汽车:2021 年 10 月,公布首个量产的 800V 高压 SiC 平台,充电峰值电流超过600A,采用高能量密度、高充电倍率电池,充电 分钟最高可补充续航 200 公里。
7) 现代:2020 年 12 月,发布 E-GMP 平台,标配 800V 系统同时配套 800V 超高速充电基础设施,可实现 14 分钟快充 80%,充电 分钟可行使约 100 公里。
(二)800V 方案是降低续航及充电焦虑的主流,
选择新能源汽车普及过程中,续航和充电速度是两大短板。
相较于燃油车,大部分新能源汽车续航里程低于 600 公里,普遍低于燃油车的续航里程,较难满足城际间长里程行驶需求。另一方面,现有的充电技术需要消费者等待 40 分钟甚至更久才可充满,而燃油车的加油过程仅需要 分钟,对比之下补能效率更低。续航里程和充电速度是两大短板,制约新能源汽车对燃油车的替代。车企的解决方案包括:提升带电量、提高补能效率。
提升带电量能够缓解续航问题,但边际效益递减。
HEVPHEVEREV 车型通过燃油的方式提高续航水平。纯电车型可通过增加电池带电量实现高续航目的,目前特斯拉Model 3 高性能版 CLTC 标准的续航里程达 675 公里。但电池是新能源车价值量最高的部件,带电量提升会导致边际成本和整车重量增加,购车成本与整车功耗也将随之增加。

二、车企应用 800V 平台架构,需要对功率器件的耐压、损耗、抗热的要求更高。我们预估对以下零部件带来改变


1) 电机电控:800V 平台或要求电机控制器应用的功率器件从硅基 IGBT 升级至碳化硅 MOSFET,短期成本相应上升;但碳化硅的应用将减少电机系统的功耗、提高功率密度,因此整体结构缩小、壳体线路布局优化,单电机的成本将有所下降。零部件供应商借此机会推出一些新的电机技术(油冷、扁线电机)
800V 架构能给新能源汽车带来多少新的改变?的图5

2) 电池:碳化硅应用将提高整车效率,电池做功效果预计能提高 20-25%,在同等续航要求的情况下,电池带电量得以下降,我们预计能够降低电池 2-3%成本。


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3) DC/DC+OBC
该集成部件主要构成为功率器件,我们预计碳化硅的应用将会成为趋势


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4) 连接器+线束:
平台架构从 400V 升级至 800V 要求连接器重新选型,连接器数量可 能增加(增加大功率快充接口);在同等功率条件下,电压提高,电流减小,线缆耐压性提高、体积减下
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5) 滤波系统:
主要包括电容和磁环,原滤波系统基于 400V 架构设计,升级 800V 后 EMC 辐射量会变化,整车滤波系统需重新设计。


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6) 继电器:
升级 800V 平台要求继电器耐压性提升,现有部分继电器能够兼容高电压

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