新能源汽车：800V高压快充国产车元年带动器件升级

2023年将成为国产快充车型元年，实现高压快充是一个较为复杂的系统工程，需要车-桩-网端协同升级，由此将带来车、电池、充电桩、电力电子、电网等较大范围产业链的技术升级和投资机会。为实现整车高电压平台，电池包、电机以及充电接口均需达到800V，OBC、空调压缩机、DC/DC以及PTC均需重新适配以满足800V高电压平台。另外，电驱系统电压等级提高到800V后，提升逆变器中功率器件的耐压性也将推动SiC的技术升级。

 整车快充：“里程焦虑”下日益凸显的新需求

面向整车消费需求，快充技术加速布局

新能源汽车整车消费的关键指标：续航里程、补能时效性、价格波动。

电流提高受制于250A 的国际标准（若车企自建充电桩，则不受此限制），400V电压下充电功率不超100kW；业界一般认为500A是车规级线束接插件的极限，400V系统下200kW左右的充电功率会成为很多车辆设计的极限；而800V高压系统可以将极限突破到400kW。

快充技术发展路线图

中国超级快充标准发展历程

 高压快充：“800 V + 4C”的未来主流升级途径

快充可行性：大电流快充的技术起步

技术起步：高功率化，基于大电流的快充

快充是指在较短时间内使电池达到或接近完全充电状态，系统功率更大，因此可以通过增大电流或提高电压的方式。

特斯拉选大电流路线的原因：车端改动比高电压路线少一些，更重要的是对电网的改造小，在海外更容易推行。

相比于特斯拉采取的大电流路线，高电压路线由于实际中支持更长时间快充、不受散热问题的限制从而不需直径更大的线缆、更大通流能力的直流接触器、直流保险、PDU等，受到欧洲与国内许多车企的青睐。

高电压路线优势：

1、800V 高压系统的充电功率及驱动功率可以提升100%；

2、同等功率的情况下，800V 电压平台可以降低 50%的电流，从而显著减少整车线束等零部件重量及成本和提升驱动效率。

在充电功率相同的情况下， 高压架构电池系统散热更少， 热管理难度更低， 线束直径更小， 成本更低。800 V级高电压方案的实现， 将会使充电功率突破400 kW， 预计会实现充电5 min， 续航200-300 km。

自2019年保时捷Taycan搭载800 V电压平台，为了兼容当时400V充电桩，额外加装一台直流OBC，将400V充电桩的电升到800V再给电池充电；当时仅有400V空调压缩机，也额外配备了一个转换器。

随着搭载800V快充技术的小鹏G6、小鹏G9、阿维塔11上市，国内比亚迪、吉利、长城、零跑等一众车企相继发布800V技术的布局规划，宁德时代麒麟电池4C快充技术的推广应用，800V高压新能源车迎来在中国市场的元年。

 面向800 V+的高压电气系统

800V高压电气系统示意图

高压电气系统正逐渐向着集成化、模块化发展，逐渐衍生出了电动汽车“三大件”：电池系统、动力总成、高压电控。

不同类型的高电压架构选择

方案一：纯800 V+电池高压系统

电池系统、电动力总成系统（包括电驱动、电力电子、充电系统等）采用800 V+高压。

架构简单，工程实现最难。满足乘用车电动力总成的800 V+器件供应极少。

方案二：两个400 V的可配置系统

包括400 V的高压母线、DC/DC、变频器、空调压缩机、车载充电机、电池系统等。

两个电池系统，充电时串联800V，放电时并联400V，但控制策略复杂。

方案三：DC/DC+400 V电池系统

400V的电池系统、高压母线、DC/DC、变频器、800V转400V的高压DC/DC变换器等。

开发难度小，但对于电池系统，其充电电流会达到惊人1000A。

方案四：DC/DC+800 V电池系统

与方案三类似，不同之处在于配备800V转400V的高压DC/DC变换器。

避免了方案三对电池系统电气的要求，电池系统的最大电流得到限制。

 整车电子器件适配800V高电压平台，拉高新能源车能力上限

为实现整车高电压平台，电池包、电机以及充电接口均需达到800V，OBC、空调压缩机、DC/DC以及PTC均需重新适配以满足800V高电压平台。另外，电驱系统电压等级提高到800V后，提升逆变器中功率器件的耐压性也将推动SiC技术升级。

车上高压部件重新选型及供应链基础

车载电源行业参与者可分为三类：1）主机厂自制，如比亚迪；2）委托第三方，如特斯拉；3）第三方供应商。

 整车电子器件适配800V高电压平台

高压电气系统集成，系统配件面临严峻考验

使用 800 V 高电压平台，在提升充电功率、提升充电速度的同时，随着配套部件的升级，能进一步提升电机驱动效率，减少能量/ 功率损耗，同时对系统高压部件的EMC 设计、高压安全设计等带来新的挑战。

2023年上海车展共有23家厂商的63个电驱动产品，经过梳理，本次展出的800V高压电驱动共有13款，可以说电驱动全面进入高压化。高速、高压、散热，小型化和低成本是考量的方面。

高电压平台对电驱动系统的影响

  800 V+高压快充，器件升级：SiC MOSFET

SiC基MOSFET相比Si基IGBT具备更高耐压等级和开关损耗，以Si-IGBT为例，450V下其耐压为650V，若汽车电气架构升级至800 V，对应功率半导体耐压等级需达1200 V。

SiC基MOSFET不仅在耐压和损耗水平上都能满足800V电压平台的需求，还具备进一步拓展至1200V电压平台的潜力。

800 V下采用SiC MOSFET和Si IGBT的功率损失

 800V车型陆续上市

电驱动系统采用800V高压平台,显著提升了中高速区域的综合输出性能,并能够满足用户对于超级快速充电的需求,但也大幅提高了产品材料成本,预期800V电驱动系统将首先搭载中高端车型

越来越多的品牌都在规划800V高压平台电驱动产品,近2年陆续量产,国家也在着手布局超级充电桩,最高输出电压可达1500V伴随着未来高压充电基础设施的完善,整车端将不再需要配置升压充电器，高压部件实际增速快于800V增速

800V高压平台技术架构日渐成熟,近2年电动汽车有关电压等级传导充电装置等相关技术标准亟待同步升级