電動汽車800V高壓平臺應(yīng)用與研究

【摘" 要】為了解決電動汽車續(xù)航里程短和充電時間長的問題，各大車企先后推出了800V甚至更高電壓的快充方案。充電速率的大幅提升，更高電壓平臺的使用也對電動汽車各高壓組件提出更高的要求。文章簡要分析800V高壓平臺的發(fā)展現(xiàn)狀，以及推行800V高壓平臺后給汽車高壓組件帶來的技術(shù)問題。

【關(guān)鍵詞】電動汽車；800V高壓平臺；發(fā)展機遇；技術(shù)挑戰(zhàn)

中圖分類號：U469.72" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0057-03

Application and Research of Electric Vehicle 800V High Voltage Platform

MA Huijuan，LI Jianfeng，YU Zhonghua，ZHANG Zhenhua，LI Qiang，LI Dianlong

（Henan THB Electric Co.，Ltd.，Wiring Harness Ramp;D Center，Hebi 458030，China）

【Abstract】In order to solve the problems of short range and long charging time of electric vehicles，major car manufacturers have successively launched fast charging solutions with voltages of 800V or even higher. The significant increase in charging rate and the use of higher voltage platforms also place higher demands on the high-voltage components of electric vehicles. This article briefly analyzes the current development status of the 800V high-voltage platform，as well as the technical problems brought by the implementation of the 800V high-voltage platform to automotive high-voltage components from a technical perspective.

【Key words】electric vehicle；800V high voltage platform；opportunities；technical challenges

0" 引言

電動汽車被認為是解決能源危機和環(huán)境問題的一種方法，而由于續(xù)航里程短和充電時間長所造成的里程焦慮以及充電焦慮很大程度上制約了純電動汽車的銷量，也限制了其對燃油車的替代。

為了解決續(xù)航和充電速度的問題，各大主機廠積極從增大電池容量和提高充電速率兩個方面尋求解決方案。增大電池容量會緩解續(xù)航問題，但是電池是電動汽車上的高價值部件，增大電池容量肯定會造成汽車成本和汽車質(zhì)量增加，進而使汽車價格和汽車的功耗增加。另外，從新標歐洲循環(huán)標準（NEDC）測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)比較主流的電動汽車續(xù)航里程已基本能與燃油車一箱油的續(xù)航里程相媲美[1]。

因此，要想解決充電焦慮的問題，真正應(yīng)該解決的是充電樁緊張的問題和單次充電時間長的問題。根據(jù)P=U×I，在其他條件保持不變的前提下，提高充電速率只有兩種途徑：采用大電流或者采用高電壓。

特斯拉Model 3是在400V電壓條件下采用大電流實現(xiàn)快充的代表，能實現(xiàn)15min續(xù)航250km。但是采用大電流快充時，要想實現(xiàn)以最大功率充電的效果，只能在電池剩余電量10％～30％時進行。這樣會帶來電動汽車設(shè)計中最頭疼的問題：一是耗電能大幅增加（根據(jù)焦耳熱定律Q=I2Rt，發(fā)熱量成平方倍增加），從而減少續(xù)航里程；二是質(zhì)量增加（工作電流較大，所需的導線更粗更重），從而增大能耗。除此之外，采用大電流方案也會對散熱技術(shù)提出更高的要求，從而增加成本。

保時捷Taycan是第一臺量產(chǎn)的800V平臺架構(gòu)的電動汽車，采用800V平臺電壓代替目前普遍使用的400V電壓。在同一功率下，電壓的升高會使工作電流變小，因此對應(yīng)選取的線束直徑也更細。線束質(zhì)量和電路內(nèi)阻損耗也會隨之減小，從而避免了大電流方案帶來的問題。因此，市場上大多數(shù)車企選擇了800V甚至更高電壓平臺來實現(xiàn)大功率快速充電。然而，充電速率的大幅提升以及平臺電壓的大幅提高，對電池和相關(guān)高壓零部件的各項性能、參數(shù)提出更高要求。

1" 800V高壓平臺推行情況

為了提高電動汽車的充電速率，使之能與燃油車加滿一箱油所需時間相當，充電功率需要從現(xiàn)有最大120kW增大到至少400kW[2-3]，也就意味著充電電壓需要從400V增加到800V甚至更高。因此800V高壓平臺成了各主機廠的主攻方向。

2021年4月17日，北汽藍谷發(fā)布了極狐阿爾法S全新HI量產(chǎn)版（圖1），搭載華為高壓超充技術(shù)，實現(xiàn)最高功率187kW。結(jié)合其超級充電站，達到了充電10min，增加續(xù)航197km的成果。

2021年8月30日，廣汽埃安線上發(fā)布會正式宣布AION V Plus（圖2）首次采用石墨烯6C超級快充電池系統(tǒng)，配備A480超級充電樁，最大工作電壓可以達到880V?？梢赃_到充電5min增加續(xù)航200km的目標。

2021年9月8日，比亞迪正式亮相了純電專屬平臺e 3.0平臺（圖3），e 3.0平臺搭載800V超充平臺，采用全球首創(chuàng)電驅(qū)升壓快充技術(shù)，可實現(xiàn)充電5min，最大行駛里程達到150km。

2021年9月26日，嵐圖汽車也發(fā)布了自研的800V高壓平臺及快充技術(shù)。該800V高壓快充技術(shù)是一套從動力電池到用電設(shè)備均為800V的一套系統(tǒng)。配合使用360kW的充電樁，使電動汽車的充電速率提升25%的效率，進而實現(xiàn)高效補能，并且該技術(shù)已經(jīng)進入到了整車測試階段。

2021年10月，在廣州車展上亮相的小鵬G9（圖4），是國內(nèi)首個量產(chǎn)800V高壓SiC平臺，利用小鵬自研的480kW高壓超充樁，可以實現(xiàn)充電5min，續(xù)航200km，從10%～80%僅需15min。小鵬還注重超級充電和全面充電體系布局兩方面的融合，其中S4超充樁的鋪設(shè)，最高可達到充電功率480kW，充電電流最高達670A的充電能力。原計劃在2022～2023年，在完成重點區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)外，還會覆蓋大部分縣級市高速公路及周邊超充體系布局，截止到2023年8月31日，全國累計上線超過2200座適用車主免費權(quán)益充電站；超過1000個小鵬自營充電站（含233座S4超快充站）為車主們提供服務(wù)。小鵬超快充網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)完成了一線及新一線城市的全覆蓋。

同時，在該車展上亮相的長城旗下沙龍汽車首款車型機甲龍（圖5），也表明可以搭載800V高壓快充技術(shù)，可實現(xiàn)充電10min多跑400km的高效補能。

零跑新能源汽車也在布局800V高壓技術(shù)，按規(guī)劃在2023年底實現(xiàn)大功率SiC控制器量產(chǎn)，以此來支持高壓800V快充技術(shù)；2024年底量產(chǎn)800V高壓快充，支持400kW超級快充，從而實現(xiàn)充電5min獲得超過200km續(xù)航里程。

理想汽車在快充技術(shù)上的研究，也在理想MEGA純電汽車上進行首次搭載。配合寧德時代5C充電倍率的電池，可以實現(xiàn)僅在10min左右的時間里補能500km。除此之外，理想目前已投入使用超充站400多個，在2024年投入2000多個，實現(xiàn)在國家級高速干線里程覆蓋率超過70%，一到三線城市核心城區(qū)覆蓋率超過90%，從而讓車主們實現(xiàn)長途無憂。

由以上分析可知，800V高壓平臺的推行正在如火如荼進行中，在未來兩年內(nèi)仍會是各大車企的主攻方向。

2" 800V高壓平臺帶來的挑戰(zhàn)

利用升級平臺電壓到800V甚至更高來提升充電功率，從而實現(xiàn)快速充電，是一種有效的技術(shù)途徑。但是800V高電壓平臺的推行是一個系統(tǒng)工程，它不僅僅是單純的抬高電壓，同時也會對整個電動汽車上的相關(guān)高壓部件帶來諸多挑戰(zhàn)。

2.1" 相關(guān)標準

目前，電動汽車的充電標準采用的還是2015年《電動汽車傳導充電系統(tǒng)國家標準》，其主流的充電模式還是基于400V電壓平臺。如果將平臺電壓提高到800V甚至更高電壓，來實現(xiàn)大功率快速充電，則會對電動汽車的充電安全提出更高的要求，這就需要對相關(guān)標準進行修訂和完善。2024年6月11日，工信部組織了相關(guān)標準的制定，并且公開征求各界對《電動汽車傳導充電系統(tǒng)安全要求》強制性國家標準的意見。在新制定的標準中，規(guī)定了電動汽車在充電過程中安全總則以及對應(yīng)的試驗方法。

2.2" 整車架構(gòu)及高壓系統(tǒng)部件

800V電壓平臺下的整車架構(gòu)與400V電壓平臺下的整車架構(gòu)基本一致，就目前而言，800V電壓架構(gòu)有以下兩種。

一種是以保時捷Taycan為代表的800V架構(gòu)，整個架構(gòu)上只有兩種電壓：800V高壓和12V低壓。針對這種架構(gòu)，動力電池和各高壓組件需全部升級支持800V高壓。直流快充是直接從充電口進入電池系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)，直接進行大功率快充；交流慢充是通過OBC把220V和380V交流電壓拉高到800V電壓對電池包進行充電。這種電氣架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)是電動汽車上使用的配套高壓電器，全部需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上將耐壓等級從400V提升至800V，甚至更高。另外，由于800V電壓正處于推行階段，短時間內(nèi)對如此高電壓等級的電器部件的需求量不會很大，所以這種架構(gòu)的成本會高很多。除此之外，現(xiàn)有的充電設(shè)施是針對400V平臺電動汽車，因此還需要專門配備滿足800V高壓快充的充電設(shè)施。

另一種架構(gòu)是在直流充電口和動力電池之間，或者在動力電池與高壓組件之間，增加DC/DC轉(zhuǎn)換器，將400V電壓升壓至800V后，再給動力電池進行充電。這種結(jié)構(gòu)可以更靈活利用現(xiàn)有的400V電壓平臺下的高壓組件以及充電設(shè)施，臨時解決沒有800V充電樁問題。這種架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)是：需要配置額外的DC/DC升壓設(shè)備，這樣不僅會造成電動汽車成本的提高，還會對車輛的空間布置以及輕量化帶來影響。

2.3" 高壓線束

高壓線束是電動汽車重要組件之一。由于目前的高壓連接器以及高壓線纜均能滿足800V的高壓，所以電動汽車電壓平臺由400V提高到800V，對普通的高壓線束的設(shè)計和制造基本沒有影響。但是對于直流快充高壓線束，充電功率過大，會造成充電過程中充電槍、充電高壓線以及充電樁發(fā)熱嚴重，從而產(chǎn)生熱損傷。目前相對較好的解決方案是采用液冷充電電纜，其原理是在電纜內(nèi)部加入液冷循環(huán)系統(tǒng)，通過充電槍內(nèi)部的密封循環(huán)連接，讓冷卻系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)共存并共同發(fā)生作用。也正是因為該電纜結(jié)構(gòu)的獨特性，使得其很笨重。除此之外，目前也缺少將液冷充電電纜納入電氣規(guī)范的相關(guān)標準。

2.4" 充電設(shè)施

高壓大功率的充電技術(shù)需要有與之相匹配的充電樁，才能發(fā)揮出其優(yōu)勢。然而，現(xiàn)在市面上能滿足800V高壓快充的充電樁屈指可數(shù)。雖然，各大主機廠在布局800V高壓快充技術(shù)的同時也在為滿足自家品牌的需求自建充電樁，但是這些主機廠單獨建立的充電樁往往不會給其他品牌電動汽車開放使用。基于以上當前存在的問題，如果不同的車企建立的超級充電樁都只能匹配自家的電動汽車，即使所有的電動車都配備800V高壓快充技術(shù)，仍然避免不了“車等樁”的現(xiàn)象。再完善的布局，也不可能實現(xiàn)全覆蓋，因此，對超級充電樁進行標準化建設(shè)是很有必要的。只有盡快實現(xiàn)充電樁的標準化建設(shè)，使充電站成為加油站一樣的存在，才能緩解車主們對充電難的焦慮。

3" 結(jié)論

800V高壓大功率快充是新能源汽車為提高充電速率和續(xù)航里程的發(fā)展方向，雖然這是新能源汽車的趨勢，但是該技術(shù)的推進比較依賴于當前的高壓相關(guān)標準的制定范圍和高壓標準制定的推進進程，也比較受限于當前高壓充電樁的布局。同時，高壓汽車線束高壓連接器的設(shè)計和性能試驗，以及高壓線束的生產(chǎn)制造也將面臨更高的技術(shù)要求，確保新能源汽車在高壓快速充電過程中的安全和可靠性。

參考文獻

[1] 呂江濤.高壓快充，純電動汽車的“新軍備競賽”[J].中國經(jīng)濟周刊，2021（19）：86-87.

[2] 樓佳烽.800V架構(gòu)電動汽車極速充電設(shè)計挑戰(zhàn)[J].汽車電器，2021（6）：20-26.

[3] A Meintz，J Zhang，R Vijayagopal，etal. Enabling Fast Charging-Vehicle considerations[J]. Journal of Power Sources，2017，367（1）：216-227.

（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2024-08-20

作者簡介：馬慧娟（1990—），女，碩士，助理工程師，目前主要從事高壓線束開發(fā)設(shè)計工作。