大功率快充如何普及，800V成电动汽车标配

　　自2019年保时捷发布Taycan以来，800V电压平台一直都带有高端电动车的标签，不过从技术发展及市场观察来看，800V高压快充正逐步成为电动汽车标配，这里按照Why-How-What的逻辑进行更加深入分析。

　　Why：电动汽车为什么需要高压?

　　电动汽车的终极目标是取代燃油车，随着动力电池技术成熟，安全、续航、耐候等方面痛点正逐步解决，特别地为了接近燃油车加油的使用体验，快充的优先级也越来越高。

　　而要实现快充，在相同带电量情况下，充电功率越高，充电速度越快;而要提高充电功率，最好的方式是提高电压。

　　电压的提升，意味相同功率下电流更小，可以缩小线束的横截面积，也可降低电量的损耗。

　　因此电动汽车要实现快充，采用高电压整车平台是比较可行的方式。

　　2019年保时捷推出了800V电压平台的Taycan后，现代E-GMP5、奔驰EVA、通用第三代纯电动平台以及大众之后Trinity，都选择了800V电压平台。

　　在国内，比亚迪基于IGBT电压平台已经达到了600V-700V左右，而比亚迪汉首次采用了碳化硅MOSFET，也是奔着800V甚至是1000V的高压去的;吉利SEA浩瀚平台、广汽、奇瑞、上汽等车企都在规划800V的方案。

　　需要指出的是，特斯拉的第三代充电桩功率250Kw，峰值工作电流600A，整车电压平台依然在400V左右，走的是低压大电流的路线。

　　从主流趋势来看，整车800V的电压平台或逐步成为标配。

　　How：如何实现高压?

　　无论电动汽车尺寸大小，现有的电压平台一般在400V左右，而从400V升级为800V也有很多种方式。

　　最简单的方式是，保证相同带电量，通过更改电芯的串并联方式，增加串联的数量，就可以提高电池包的电压。通过提高电压来充电功率，但同时通过每一个电芯的电流也增加了一倍。

　　为了兼容现有的400V充电桩，一般通过额外搭载直流充电机DC/DC，将充电桩输出的电从400V升高至800V再进行充电。

　　而为了适配400V空调压缩机，也可以通过搭载高低压转换器，将电池包800V的电压降低至400V以适配空调压缩机工作。

　　What：高压快充面临五大挑战

　　第一，触电风险。

　　根据IEC60038标准，直流电压在120V和1500V之间都被定义为低压，在这范围内主要风险是触电，而非电弧。而电动汽车内的高压部件的外壳一般通过车身接地，而电源不接地，若出现漏电情况，人员接触后不会形成闭合回路，因此从400V升级到800V，对触电的风险不会很大。

　　第二，对零部件的挑战。

　　首先是对动力电池的挑战，温度是限制快充的关键因素，温度降低，锂离子扩散和反应速率变慢，析锂的风险会增加;但温度太高，SEI膜又可能会分解，极端情况下，还会引起热失控。

　　而在电芯材料层面，负极是快充主要关注对象，需要降低负极的内阻，减少电极的厚度。

　　快充也会对动力电池的冷却系统以及BMS带来更高要求，也可以调整充电策略的提高快充能力。

　　目前大电池厂商已经开发出了高倍率的快充电池。

　　其次是对电驱动的挑战，电压提高对绝缘能力、耐压等级以及爬电距离提出更高的要求。特别是IGBT，其耐压等级介于600-750V间，800V的高电压会使IGBT阻抗增加，频率性能下降。

　　因此，碳化硅MOSFET开始展露头角，但仍然存在成本、产能、良率等方面问题。

　　再次，针对于空调压缩机、PTC、DC/DC、车载充电机，需要面向更高的电压平台进行开发，但市场上已经有了应用。

　　第三，充电标准需要统一。

　　目前全球电动汽车存在着三种直流快充充电系统和四种接口，日本CHAdeMO充电系统和接口，国标GB/T充电系统和接口，以及CCS充电系统下的美国CCS1和欧洲CCS2接口。

　　目前中国和日本的充电标准正逐步走向融合，Chaoji已经在2021年发布，最高电压支持1500V到900kW的充电功率，预计到2025年会大规模安装，而CCS标准也在走向融合。

　　最终目标是充电标准需要全球统一。

　　第四，充电桩的改造。

　　国内市场上已有的直流快充设施，主流充电功率介于120kW-150kW，因此需要对充电桩进行大规模改造。

　　不过从DC500V系统升级到DC950V系统，除了充电枪、线、直流接触器、直流熔丝做出改变外，其余的电表、充电模块、主控模块等都无需进行重新选型，整体上影响比较小。