汽車800V超充技術(shù)(二)—800V超充架構(gòu)

作者 / 阿寶，出品?/?阿寶1990

上次咱們提到了800V的超充的市場和車廠布局，本次內(nèi)容重點(diǎn)講解800V超充的架構(gòu)。

汽車800V超充技術(shù)(一)—市場&車廠布局

一、大功率充電可通過高電壓或大電流實(shí)現(xiàn)，通過高電壓實(shí)現(xiàn)快充更為主流

前面第1篇文章提到，充電和續(xù)航是核心痛點(diǎn)；其中充電時間=電池容量/充電功率。 電動汽車的充電時間主要取決于車輛的電池容量與充電樁的充電功率。電池容量越大，續(xù)航能力越強(qiáng)， 提高電動車的電池容量是趨勢之一。在同一充電功率下，需要的充電時間就越長。而充電功率越大，充電速度越快，需要的充電時間就越短。因此， 大功率快充是解決補(bǔ)能焦慮的最重要方式之一。??

充電功率=系統(tǒng)電壓×充電電流，充電功率由系統(tǒng)電壓和充電電流共同決定。因此， 實(shí)現(xiàn)大功率快充有兩條技術(shù)路線：一是大電流快充技術(shù)，二是高壓快充技術(shù)。但大電流快充方式的劣勢明顯， 目前高電壓成為了快充主要勢。

大電流快充技術(shù)

目前推廣程度低。需要升級電芯的材料體系和結(jié)構(gòu)，以提高單體電芯的最大充電電流，需要使用更粗的線束，由此帶來充電部件體積、重量的增加，影響用戶操作的便利性。同時，大電流充電過程中產(chǎn)生的熱量大幅增加，帶來更大的散熱問題，容易產(chǎn)生安全隱患，對熱管理要求更高，技術(shù)難度較大。且能量損失嚴(yán)重、轉(zhuǎn)化效率低。此外，大電流模式僅在 10%-30%SOC 進(jìn)行最大功率充電，其他區(qū)間的充電功率有明顯下降。該路徑的應(yīng)用以特斯拉Model 3 為代表。

高壓快充技術(shù)

是目前車企實(shí)現(xiàn)快充的主流選擇。在高電壓系統(tǒng)下，電動車的電驅(qū)系統(tǒng)效率會提升，從而增加續(xù)航里程。高電壓模式相較于大電流模式，具有高效充電 SOC 區(qū)間更大、充電功率峰值更高、技術(shù)難度相對較小、成本相對可控等優(yōu)勢。該路徑的應(yīng)用以德系車企和國內(nèi)自主品牌為代表，電壓平臺從 400V 提升至 800V。

二、充電功率≥300kW 可稱為超級快充， 高電壓是面向未來的高上限技術(shù)路徑

根據(jù)現(xiàn)有市場技術(shù)水平特征，超級快充最高充電功率需要大于等于 300kW，即充電樁的最高功率和智能電動汽車的充電峰值功率都要達(dá)到 300kW+的水準(zhǔn)。

在超級快充的標(biāo)準(zhǔn)下，高電壓技術(shù)路徑通過整車 800V 架構(gòu)升級而實(shí)現(xiàn)，充電電壓不低于 750V，且電流不低于 400A；該技術(shù)路徑是面向未來的、顛覆式的，優(yōu)點(diǎn)是發(fā)展上限高，充電和用電損耗都較低，且重量輕、體積小，潛在玩家眾多；缺點(diǎn)是硬件成本高、產(chǎn)業(yè)尚未成熟。

高電流技術(shù)路徑通過熱管理和電池管理系統(tǒng)的升級達(dá)成超級快充，充電電壓不低于 375V，且電流不低于 800A；該技術(shù)路徑是面向當(dāng)下的、漸進(jìn)式的，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，無需車端硬件改造且適用已售產(chǎn)品；缺點(diǎn)是充電損耗高，技術(shù)發(fā)展上限有限，玩家較少。

三、800V主流架構(gòu)方案

汽車實(shí)現(xiàn)高壓快充的方案按照電池和電壓系統(tǒng)可以簡單分為三類，分別為 800V 的動力電池和800V 高壓系統(tǒng)、800V 動力電池和 400V 高壓系統(tǒng)、 400V 動力電池和 400V 高壓系統(tǒng)?？紤]升壓方式等因素，則可細(xì)分為五種方案，從目前綜合方案推廣難度和改造成本來看，方案一（全系 800V 充電系統(tǒng)兼容 400V 快充）較好，有望成為主流方案。

方案一：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、動力電池、高壓部件均為 800V；通過電驅(qū)動系統(tǒng)升壓，兼容 400V 直流充電樁。

方案二：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、動力電池、高壓部件均為 800V；通過新增 400V-800V DCDC 升壓，兼容 400V 直流充電樁。

方案三： 車載部件全系 800V，動力電池靈活輸出 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、動力電池、高壓部件均為 800V；2 個 400V 動力電池串并聯(lián)，通過繼電器切換靈活輸出 400V 和 800V，兼容 400V 直流充電樁。

方案四： 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：僅直流快充和動力電池為 800V；交流慢充、電驅(qū)動、高壓部件均為 400V；新增 400V-800V DCDC，實(shí)現(xiàn) 400V 部件與 800V 動力電池之間的電壓轉(zhuǎn)換，兼容 400V 直流充電樁。

方案五：僅直流快充相關(guān)部件為 800V，其余部件維持 400V，動力電池靈活輸出 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、負(fù)載均為 400V；2 個 400V 動力電池串并聯(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。

常見 800V 高壓系統(tǒng)架構(gòu)綜合比較圖如下所示：