這是“汽車人參考”第328篇原創內容
“推動智慧電動汽車向前進”
自2019年保時捷釋出Taycan以來，800V電壓平臺一直都帶有高階電動車的標籤，不過從技術發展及市場觀察來看，800V高壓快充正逐步成為電動汽車標配，這裡按照Why-How-What的邏輯進行更加深入分析。
Why：電動汽車為什麼需要高壓？
電動汽車的終極目標是取代燃油車，隨著動力電池技術成熟，安全、續航、耐候等方面痛點正逐步解決，特別地為了接近燃油車加油的使用體驗，快充的優先順序也越來越高。
而要實現快充，在相同帶電量情況下，充電功率越高，充電速度越快；而要提高充電功率，最好的方式是提高電壓。
電壓的提升，意味相同功率下電流更小，可以縮小線束的橫截面積，也可降低電量的損耗。
因此電動汽車要實現快充，採用高電壓整車平臺是比較可行的方式。
2019年保時捷推出了800V電壓平臺的Taycan後，現代E-GMP5、賓士EVA、通用第三代純電動平臺以及大眾之後Trinity，都選擇了800V電壓平臺。
在國內，比亞迪基於IGBT電壓平臺已經達到了600V-700V左右，而比亞迪漢首次採用了碳化矽MOSFET，也是奔著800V甚至是1000V的高壓去的；吉利SEA浩瀚平臺、廣汽、奇瑞、上汽等車企都在規劃800V的方案。
需要指出的是，特斯拉的第三代充電樁功率250Kw，峰值工作電流600A，整車電壓平臺依然在400V左右，走的是低壓大電流的路線。
從主流趨勢來看，整車800V的電壓平臺或逐步成為標配。
How：如何實現高壓？
無論電動汽車尺寸大小，現有的電壓平臺一般在400V左右，而從400V升級為800V也有很多種方式。
最簡單的方式是，保證相同帶電量，透過更改電芯的串並聯方式，增加串聯的數量，就可以提高電池包的電壓。透過提高電壓來充電功率，但同時透過每一個電芯的電流也增加了一倍。
為了相容現有的400V充電樁，一般透過額外搭載直流充電機DC/DC，將充電樁輸出的電從400V升高至800V再進行充電。
而為了適配400V空調壓縮機，也可以透過搭載高低壓轉換器，將電池包800V的電壓降低至400V以適配空調壓縮機工作。
What：高壓快充面臨五大挑戰
第一，觸電風險。
根據IEC60038標準，直流電壓在120V和1500V之間都被定義為低壓，在這範圍內主要風險是觸電，而非電弧。而電動汽車內的高壓部件的外殼一般透過車身接地，而電源不接地，若出現漏電情況，人員接觸後不會形成閉合迴路，因此從400V升級到800V，對觸電的風險不會很大。
第二，對零部件的挑戰。
首先是對動力電池的挑戰，溫度是限制快充的關鍵因素，溫度降低，鋰離子擴散和反應速率變慢，析鋰的風險會增加；但溫度太高，SEI膜又可能會分解，極端情況下，還會引起熱失控。
而在電芯材料層面，負極是快充主要關注物件，需要降低負極的內阻，減少電極的厚度。
快充也會對動力電池的冷卻系統以及BMS帶來更高要求，也可以調整充電策略的提高快充能力。
目前大電池廠商已經開發出了高倍率的快充電池。
其次是對電驅動的挑戰，電壓提高對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離提出更高的要求。特別是IGBT，其耐壓等級介於600-750V間，800V的高電壓會使IGBT阻抗增加，頻率效能下降。
因此，碳化矽MOSFET開始展露頭角，但仍然存在成本、產能、良率等方面問題。
再次，針對於空調壓縮機、PTC、DC/DC、車載充電機，需要面向更高的電壓平臺進行開發，但市場上已經有了應用。
第三，充電標準需要統一。
目前全球電動汽車存在著三種直流快充充電系統和四種介面，日本CHAdeMO充電系統和介面，國標GB/T充電系統和介面，以及CCS充電系統下的美國CCS1和歐洲CCS2介面。
目前中國和日本的充電標準正逐步走向融合，Chaoji已經在2021年釋出，最高電壓支援1500V到900kW的充電功率，預計到2025年會大規模安裝，而CCS標準也在走向融合。
最終目標是充電標準需要全球統一。
第四，充電樁的改造。
國內市場上已有的直流快充設施，主流充電功率介於120kW-150kW，因此需要對充電樁進行大規模改造。
不過從DC500V系統升級到DC950V系統，除了充電槍、線、直流接觸器、直流熔絲做出改變外，其餘的電錶、充電模組、主控模組等都無需進行重新選型，整體上影響比較小。
汽車人參考小結
快充將會成為近幾年來電動化領域重點關注以及攻關物件，目前從技術層面基本已經解決，考慮充電標準、充電樁建設等問題，要大規模鋪開預計在2023-2025年左右。
高壓快充會或逐步成為電動汽車的標配，個別車企依靠體量優勢輔以換電路線，儘可能接近燃油車加油體驗。
（以上部分圖片來自於網路）
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