什么是800V系統(tǒng)？為什么800V能降成本？

前面寫高壓儲(chǔ)能以及高壓動(dòng)力電池時(shí)候，有提到400V的，800V的，還有光伏儲(chǔ)能用的1500V的；為什么是高壓？

1

李想看高壓系統(tǒng)架構(gòu)

李想的發(fā)言，從用戶需求，市場(chǎng)需求，市場(chǎng)現(xiàn)狀及市場(chǎng)發(fā)展，產(chǎn)品ROI等多維度做了非常深刻的闡述：（摘自晚點(diǎn)Auto公眾號(hào)）

第三條路是什么？絕大部分企業(yè)充電樁都不賺錢。因?yàn)槌潆姌兑惶熳龅?6~7 單才能收支平衡。做到 10 單，盈利狀況就會(huì)好于加油站。

但今天充電樁普遍是 2~3 單 / 天，幾乎都是賠錢的。所以大家普遍的算法是，把平均只能用 5 年的充電樁的成本分?jǐn)偟?10 年，這樣去增加盈利和減少虧損。

充電樁的原理其實(shí)跟餐廳一樣，就是一個(gè)翻桌率。你充電一個(gè)小時(shí)才能充滿，這時(shí)用戶如果中間吃個(gè)飯回來，那兩三個(gè)小時(shí)過去了，很容易造成一天就 2~3 單。我們自己測(cè)算一下，如果能把充電時(shí)間縮短到 20 分鐘之內(nèi)，用戶就不會(huì)離車。如果縮短到 10 分鐘，整個(gè)體驗(yàn)就基本跟燃油車完全一致了。

這就是我們?cè)谧龅摹斐洹Ｋ袃蓚€(gè)核心：一是必須用高壓平臺(tái)，這才能做到這樣的充電速度。高壓平臺(tái)還能帶來第二個(gè)好處，當(dāng)我們使用碳化硅配合高壓平臺(tái)，再配合比較好的封裝技術(shù)，電池成本還可以大幅下降，我們自己現(xiàn)在也在做碳化硅模塊，自己做三合一電機(jī)，這都是跟整體效率息息相關(guān)的。

把這些東西做好后，我們相比今天主流的 400 V 平臺(tái)，在相同尺寸和驅(qū)動(dòng)形式下，還可以一輛車降 3~4 萬塊錢的零部件成本。

我們自己始終堅(jiān)信，如果我們要賣電動(dòng)車充電樁，對(duì)我們而言它是產(chǎn)品本身，不是服務(wù)。如果我們提供 4c 的車，但沒有 4c 的完善充電網(wǎng)絡(luò)，就相當(dāng)于賣了一個(gè) 4G 手機(jī)，但你還是 2G 網(wǎng)。所以大家完全不用擔(dān)心我們鋪充電樁的速度和決心，也沒有大家想得那么貴。

所以增程和高壓快充，是我們往后到 2030 年，仍會(huì)堅(jiān)持同時(shí)往前走的兩個(gè)核心路線。無論是增程，還是高壓，核心目的就是解決充電問題，給用戶兩種不同選擇。

從各個(gè)方面可以看到，800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)就是新能源汽車的未來，如下是民生證券提供的800V車型銷量預(yù)估；

如下是目前各大廠推的800V/100V車型規(guī)劃

2

什么是800V系統(tǒng)，為什么800V能降成本

800V高壓系統(tǒng)的稱呼源自于整車電氣角度。當(dāng)前主流新能源整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍一般為230V-450V，取中間值400V，籠統(tǒng)稱之為400V系統(tǒng)；而伴隨著快充應(yīng)用，整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍達(dá)到550-930V，取中間值800V，可籠統(tǒng)稱之為800V系統(tǒng)。

800V降本，一個(gè)比較好的理解是，同等功率情況下，可以降低電流 (P=VxI，V高一倍，理論I可以一半)，電流降低，配電系統(tǒng)及高壓線束系統(tǒng)都可以降低成本；

然而，800V不是一個(gè)獨(dú)立的器件，而是它涉及到大三電、小三電、配電、熱管理等

如下是聯(lián)合汽車電子總結(jié)的800V和400V從系統(tǒng)層面的對(duì)比及降本

3

800V系統(tǒng)下的整車系統(tǒng)架構(gòu)

聯(lián)合電子作為頂級(jí)的Tier1，在文章 《800V高壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力和系統(tǒng)架構(gòu)分析——架構(gòu)選擇和產(chǎn)品挑戰(zhàn)是什么？》中對(duì)比了不同的800V系統(tǒng)架構(gòu)以及優(yōu)劣勢(shì)

有碳化硅技術(shù)加持的800V高壓系統(tǒng)有諸多優(yōu)勢(shì)，從趨勢(shì)上判斷800V高壓系統(tǒng)未來將成為大功率充電技術(shù)（>200kW）的主流方案。

但是，技術(shù)的發(fā)展不是一蹴而就的，受產(chǎn)業(yè)鏈慣性影響，800V充電樁以及800V車載高壓部件等配套短期內(nèi)還不完善，不足以支撐終極800V高壓系統(tǒng)的快速推廣，當(dāng)下需要重點(diǎn)考慮兩點(diǎn)：兼容400V充電樁和800V充電樁應(yīng)用；兼容某些400V車載部件應(yīng)用。這就衍生出五種不同的800V高壓系統(tǒng)下汽車系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如下表：

第一種方案：車載部件全系800V，電驅(qū)升壓兼容400V直流樁方案。其典型特征是：直流快充、交流慢充、電驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力電池、高壓部件均為800V；通過電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升壓，兼容400V 直流充電樁。

圖2 第一種800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)圖

第二種方案：車載部件全系800V，新增DCDC兼容400V直流樁方案。其典型特征是：直流快充、交流慢充、電驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力電池、高壓部件均為800V；通過新增400V-800V DCDC升壓，兼容400V 直流充電樁。

圖3 第二種800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)圖

第三種方案：車載部件全系800V，動(dòng)力電池靈活輸出400V和800V，兼容400V直流樁方案。其典型特征是：直流快充、交流慢充、電驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力電池、高壓部件均為800V；2個(gè)400V動(dòng)力電池串并聯(lián)，通過繼電器切換靈活輸出400V和800V，兼容400V直流充電樁。

圖4 第三種800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)圖

第四種方案：僅直流快充相關(guān)部件為800V，其余部件維持400V，新增DCDC部件進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換器方案。其典型特征是：僅直流快充和動(dòng)力電池為800V；交流慢充、電驅(qū)動(dòng)、高壓部件均為400V；新增400V-800V DCDC，實(shí)現(xiàn)400V部件與800V動(dòng)力電池之間的電壓轉(zhuǎn)換，兼容400V 直流充電樁。

圖5 第四種800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)圖

第五種方案：僅直流快充相關(guān)部件為800V，其余部件維持400V，動(dòng)力電池靈活輸出400V和800V方案。其典型特征是：僅直流快充為800V；交流慢充、電驅(qū)動(dòng)、負(fù)載均為400V；2個(gè)400V動(dòng)力電池串并聯(lián)，通過繼電器切換靈活輸出400V和800V，兼容400V和800V 直流充電樁。

圖6 第五種800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖1 常見800V高壓系統(tǒng)架構(gòu)綜合比較圖

4

800V系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

整車400V系統(tǒng)升級(jí)到800V高壓系統(tǒng)，直接的影響是電氣電壓提升帶來耐壓和絕緣的可靠性設(shè)計(jì)問題，這個(gè)是對(duì)所有三電部件的共性問題；潛在的影響有充電功率提升、驅(qū)動(dòng)功率提升以及碳化硅技術(shù)的極致發(fā)揮帶來三電產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的諸多挑戰(zhàn)：

三電部件共性耐壓絕緣設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：

常規(guī)設(shè)計(jì)方面，一者電氣部件主功率回路相關(guān)的電氣間隙、爬電距離要重新設(shè)計(jì)；二者高低壓部件的信號(hào)隔離回路也需要重新設(shè)計(jì)以應(yīng)對(duì)耐壓絕緣問題；三者使用更高耐壓的絕緣材料。特殊設(shè)計(jì)方面，比如涉及到電氣、磁、熱、機(jī)械等多方面因素的電機(jī)部件，可能存在局部放電問題。

電池包技術(shù)挑戰(zhàn)：

充電功率提升后，電芯充電倍率將由1C提升到>=3C。在高充電倍率下，一方面將造成活性物質(zhì)的損失，影響電池容量和壽命；另一方面，鋰枝晶一旦刺穿隔膜，將導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，造成起火等安全風(fēng)險(xiǎn)。

電機(jī)技術(shù)挑戰(zhàn)：

直流母線電壓提升后，電機(jī)的絕緣距離增加較多，需要考慮額外的絕緣設(shè)計(jì)，同時(shí)高電壓會(huì)導(dǎo)致“電暈”現(xiàn)象產(chǎn)生，如何保證全壽命電疲勞是一個(gè)對(duì)成本和技術(shù)的雙重考驗(yàn)。另外由于電壓的提升，改變了原400V電機(jī)功率扭矩配比，需要重新為800V設(shè)計(jì)電磁方案，勢(shì)必帶來產(chǎn)線投資的增加。除此之外還有軸電流導(dǎo)致的失效風(fēng)險(xiǎn)加劇的挑戰(zhàn)。綜合而言，在800V架構(gòu)下，如何以較低的成本來滿足客戶的扭矩、功率和效率要求，需要一定技術(shù)門檻，是個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

電機(jī)控制器技術(shù)挑戰(zhàn)：

首先，800V電機(jī)控制器設(shè)計(jì)必須考慮高功率密度、高耐熱、高頻率切換應(yīng)用下的產(chǎn)品可靠性。其次，伴隨著800V電壓以及碳化硅逆變器頻率的提升，逆變器內(nèi)部du/dt大幅提升，這帶來逆變器EMC設(shè)計(jì)的巨大挑戰(zhàn)。

其他部件技術(shù)挑戰(zhàn)：

800V OBC、800V DCDC、800V電池高壓繼電器/熔斷器/連接器、充電樁等都需要進(jìn)行升級(jí)，這對(duì)汽車研發(fā)設(shè)計(jì)者帶來較大的挑戰(zhàn)。

5

800V對(duì)BMS及AFE的挑戰(zhàn)

BMS專家胡搖扇指出：(BMS的推薦關(guān)注大神公眾號(hào) “新能源BMS”)

400V平臺(tái)的串聯(lián)電芯典型數(shù)量為96s，而800V平臺(tái)的串聯(lián)電芯典型數(shù)量就為192s，這樣帶來的直接影響就是AFE數(shù)量的翻倍、成本的提高。

更多的電芯帶來更大的數(shù)據(jù)量，為了不增加單體狀態(tài)信息的傳輸時(shí)間間隔，可能需要提高菊花鏈通信的速率，例如目前從1Mbps提高到2Mbps；

現(xiàn)在主流廠家的AFE支持的通信波特率都提高到了2Mbps

但是通信波特率的提升，也帶來了新的問題，例如通信網(wǎng)絡(luò)變壓器的性能需要重新匹配驗(yàn)證（例如低溫下的通信誤碼率）、通信端口的阻容匹配也要重新做（例如共模濾波電容），還有引起EMC新的輻射超標(biāo)問題。

審核編輯：劉清