新能源汽车发展如火如荼,在动力性能、智能化方面、节省成本等方面大幅领先燃油车,但电动车仍然面临续航里程焦虑的问题,为了延长续航里程,各大厂商纷纷加装电池,超过700公里续航能力的新车层出不穷,甚至有超过1000公里的。1度锂电池的重量是3-4公斤,超过一定电量之后的加电池策略,续航边际收益极低,算上行车安全问题甚至出现负的边际收益。随着电池容量的增加,续航焦虑已经降低不少,充电焦虑开始浮出水面,快充能有效的解决续航焦虑问题,新能源汽车800V高压平台方案应运而生。
目前纯电乘用车电压通常在200-400V 之间。电动汽车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电压系统通常包括: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;3)DC/DC 对高低压进行转化,满足车内低电压器件用电需求;4)OBC 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。
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受限于硅基IGBT功率元器件的耐压能力,之前电动车高压系统普遍采用的是400V电压平台。基于该电压平台的充电桩中,充电功率最大的是特斯拉第三代超级充电桩,达到了250kW,工作电流的峰值接近600A。如果想要进一步提高充电功率、缩短充电时间,就需要将电压平台从400V提升到800V、1000V甚至更高的水平,来实现高压系统的扩容。
高电压平台技术看起来并不复杂,只是升高了整车的电压。但对于技术的开发和应用,却是“牵一发而动全身”的系统工程。 电压平台的升高,意味着核心三电系统以及空调压缩机、DCDC(直流变压器)、OBC(车载充电机)等部件都要能在800V甚至1000V的电压下正常工作。
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保时捷Taycan率先量产800V电压平台。在高电压平台方面,率先尝试的是2019年上市的保时捷Taycan。出于对充电速度和持续性能的追求,Taycan率先量产了800V电压平台。保时捷Taycan已经将最大充电功率提升到了350KW,可以在22.5分钟,把Taycan Tuebo S容量93.4kWh的动力电池从5%充至80%,提供300公里的续航能力。
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800V系统可减少高压线束的用量。在用电功率相同的前提下,电压等级的提高还将减小高压线束上传输的电流,这将缩减高压线束的截面积,达到降低线束重量、节省安装空间的效果。保时捷Taycan,当电压从400V提升到800V后,电流相应降低了一半,所需高压线束的截面积也仅为400V架构的二分之一,仅在线束上就实现了减重4Kg。
Taycan车上增加升压充电机。对于如何兼容现有的400V充电桩的问题,Taycan选择了额外搭载一台直流车载充电机,首先将400V充电桩输出的充电电压升压至800V后,再对电池进行充电。
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来源:投研锋向