东风汽车发力800V高压平台及关键技术

在大功率、补能速度快等优势的吸引下，越来越多的车企开始跟进800V的布局。因此，高电压技术无疑是未来新能源汽车行业的重要发展趋势。

技术尚处于概念阶段时往往看起来比较遥远，一旦开始触地，其进展往往会超出预期。在800V技术发展如火如荼的今天，究竟如何从400V过渡到800V的平台？具体的挑战在哪里？一系列问题的讨论正热火朝天，东风汽车也在对新技术的研究中形成了自己的观点。

大势所趋 众多厂商争相布局

2020年11月，国务院办公厅发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》正式稿，对充换点基础设施做出指示性要求，指明了慢充为主的家庭充电格局以及快充为主的公共充电格局。这也表明了智能化、大功率的技术方向。

续航里程焦虑和补能焦虑是在新能源车主中长期存在的问题。当前，大功率充电的需求同时反映在车型和区域上。

车型方面，电动汽车的续航里程逐渐向400km以上集中，长续航里程汽车电池电量大，必然需要大功率充电；另外，出租网约车等运营性质车辆电消耗大、对充电时间极为敏感，其车主对于补能速度也有着迫切需求。

在区域方面，大功率充电需求则主要集中于特大城市和高速公路。在北上广深等车位资源紧张的特大城市，家庭拥有能安装充电桩的车位并不容易实现，这就产生了大功率公共快充电桩的需求；且随着电动汽车的普及，远行是必然趋势，目前高速公路服务区在节假日已出现电动汽车排队等桩的现象，现有的充电技术无法满足大量充电车的快速补能需求。

图片来源：东风汽车

目前的400V平台最大充电功率为200kW，已经不能满足大功率的充电需求。众所周知，电动汽车的充电速度主要取决于充电功率。根据电功率公式P=UI，提高充电功率的路径无非就是提高电压或加大电流两种方式。因此，发展超级快充目前有两大技术方向：大电流直流超充和高电压直流超充。

然而，加大充电电流就意味着更多的发热量、更粗更重的线束以及更多安全隐患。更高的散热要求，带来的是更高的成本，也正因如此目前只有以特斯拉为代表的少数厂商选择这一方案。

在技术路线上，升高电压比加大电流更容易实现。高电压不仅能显著提升汽车的动力性能和续航里程，发热所带来的安全隐患也相对更小，因此现在大多数厂商更愿意通过提高电压来实现大功率的需求。

当前，奔驰、宝马、保时捷、大众等车企都采用了高电压的平台，国内的主流新势力、龙头车企也在大功率快充和800V赛道上明显发力。2021年开始，各大主流整车厂纷纷开始布局超级快充桩，行业预测，未来一段时间内750V的充电桩将成为主力，到2025年可以完成750V桩到1000V桩的高压化；相关调研的数据也显示，超87%用户倾向选择120kW及以上的大功率充电桩。

无论是从充电设施布局还是用户需求来看，不久后将有更多的量产车型应用高压快充技术。不过，在新能源汽车逐渐“高压化”的过程中，仍有许多高压生态、高压技术方面的问题亟待解决。

攻克技术难题 推动高压系统落地

一项新技术的落地、普及显然会存在各种挑战，其中首当其冲的就是资源方面的问题。高压零件需进行高电压升级，需要资源保障，比如仅是高压电驱对SiC材料的需求就大大增加；基础设施方面涉及到“桩等车还是车等桩”的问题，快充桩与电网的建设需要同步跟进。

此外，高电压也带来带来新的技术难题。为实现升高电压，高压架构中的电池有更多串联个数，这就增加了电池管理与均衡的难度；另外，高压波动对于器件和结构设计的耐压都是一大挑战，电机的系统结构、材料性能都需要优化。基于现有低电压平台进行技术拓展、模块化开发，仍有着诸多难题需要攻克。

图片来源：东风汽车

东风汽车将800V高压系统的关键技术研发概括为高压平台的集成匹配、高压电驱动开发和高压电池包开发三大方向。

800V高压系统的典型特征在于电压平台，充电电压的提升直接推动了400V电压平台向800V平台转变。在400V迈向800V的过渡时期，平台的兼容性是研发时需纳入考量的重要因素。为了兼容400V充电桩，主流800V架构升压充电方式主要有以下两种：升压BOOST，即直流车载充电机将电压升至800V进行充电；另一种是电机电控升压，利用电机中的电感进行储能、充电。

“三电”系统能够直接影响车辆的性能表现，其中的电机系统可谓是重中之重。在高压电驱动开发方面，东风汽车基于现有的平台，对电机控制器进行了高压化的优化设计，其中包括对驱动元器件的耐压处理。在电机方面的方案是对定子进行优化设计，包括对电磁场、绝缘的设计优化。

在IGBT模块上，东风采用600A/1200V耐压等级的IGBT，IGBT较400V效率提升了1.9%。总体而言，无论是最高效率还是大于85%的效率，800V的电驱动总成系统动力性都优于400V。

电池系统方面，东风汽车基于一款量产的电池进行了优化设计，其中就包括对于快充模组的重新选型、热管理的优化设计、相关元件的高压化升级以及BMS的二次开发等。

在电池系统技术方案的设计过程中，东风汽车将电性能、热性能两方面的需求细化到电芯层面：电芯充电倍率需满足快充时间要求，产热量也需与热管理系统相匹配。在充放电性能测试中，该方案设计出的电池包在水冷温升、温度要求上均满足了性能需求。

从概念到现实：800V时代还有多远？

虽然高压架构依然存在部分挑战，但从总体来看，未来800V高压架构将成为下一代电动汽车的主流平台。

随着电动车的渗透率上升，其应用场景增多，需求也会随之出现多元化。单一的技术路线难以包打天下，必须要有多种技术和产品布局来适应多元化的市场。东风汽车自2019年起就开始启动高电压技术平台研究，对于即将到来的800V时代，东风汽车也有其愿景。

图片来源：东风汽车

东风汽车希望，车企在加快高压车型布局和上市的同时，能逐步开放共享、共建高压充电桩，在不久的将来800V技术也能由高端车型向经济车型渗透。在行业层面，东风汽车呼吁产业上下游协同推进高压快充产业快速发展，围绕用户多元补能需求，提供多元化的能源解决方案，并实现数据驱动和服务变现。

技术的变更总得经过市场检验。“800V”距离真正实现落地还有多远，总会有市场中的消费者“用脚投票”给出答案。届时能在市场中取胜的，将是提前入局准备、掌握前瞻性技术的玩家。