智慧車又要開始升級了，多家機構預測2022年將是國內800V電壓平臺發展的元年，800V架構是什麼？
從400V到800V，最近車企都在大力發展800V架構的整車，預計到2022年小鵬G9、比亞迪將率先量產，蔚來、理想、長城、北汽、廣汽等車企將在2023年落地。曾經的一句“充電5分鐘，續航200公里”已不再是遙遠的夢想。
為何電動車要升級到800V架構呢？升級會帶來哪些變化和產業價值呢？
電動汽車開啟高壓革命
在電動車出現以前，汽車中的電壓都是非常低的。回顧燃油汽車的發展歷史來看，自1912年起至今的一百多年間，燃油車的功率僅從6V上升到了48V，
然而電動汽車的出現徹底顛覆了汽車對功率的訴求。隨著電動汽車的面世，當前主流車型的功率集中在250V到450V之間，其中最主要的原因來自汽車的動力系統（心臟）所發生的根本性改變。從燃油驅動到電池驅動的轉變，雖然降低了排放汙染，但是續航里程卻成為了電動汽車的痛點。
為了解決電動汽車續航時間短、提高補能效率的問題，主流車廠提出了兩種解決方案：換電和大功率快充。換電的方案的代表企業是蔚來，目前已經可以提高到5分鐘/車換電池，但是問題在於每個車企電池規格可能不同，未來換電的普適性難度很大，不利於大範圍推廣。而800V架構就是針對大功率快充所設計的汽車補能方案。
目前市面上大部分的新能源汽的續航里程都低於600公里，難以滿足長距離的開車需求。根據特斯拉V3的充電樁資料顯示，在400V電壓下，充電效率為15分鐘續航250km，在現有的充電技術水平下，使用者至少需要等待半小時以上時間才能給車充滿電量，而這對比燃油車的加油體驗可太差了。但在800V的電壓下，電動汽車基本上可實現5分鐘續航200公里，12分鐘充電80%，極大的提高了汽車的充電速度，為車主們緩解了充電的等待焦慮。
高電壓平臺的“焦慮”？
在前文中見智研究提到過為了給電動汽車補能，更多的廠商選擇了快充的方案。其實，快充也分兩種，一種是大電流快充，另一種是高電壓快充，代表型分別是特斯拉和保時捷。兩種方案的設計難點也是不同的。對於特斯拉的超級快充方案，對應600A電流，400V電壓，可實現250KW充電功率，最需要解決的是熱管理的問題。
本文主要針對高電壓快充方案進行解讀：
保時捷800V方案下，電流為350A，可實現充電功率300KW，對於高電壓系統而言，看起來只是升高了整車的電壓，然而從電動車的高壓架構以及應用來看是牽一髮而動全身的工程。
隨著電壓升高後，意味著電動汽車的“心臟”三電系統（電池、電驅、電控）要能夠在800V下安全工作。
拆分動力電池系統來看，一般包含電芯、電池組、電池管理系統、冷卻系統、高低壓線束、保護外殼等其他結構件。對於鋰電池來說，過高的充電電壓以及電流都會導致電池的穩定性降低，容易引發著火、爆炸等問題。
因此，想要在高壓下實現電池的安全壽命，需要在材料以及可高控制精度的電池管理系統、冷卻系統等方面實現技術突破。另外，值得注意的是電池周邊原本採用的線束也需要由低壓替換為高壓規格。
對於電驅系統來說，主要包括傳動機構（齒軸系統、換擋系統、殼體）、電機以及逆變器。相比較成本佔比最大的電池來說，電機的效率和效能則是關注點，目前主流的電機驅動包括直流、永磁以及感應電機。從控制難度、成本、轉速以及可靠性等指標綜合來看，永磁電機是綜合各方面來看較優的選擇。
另外，值得關注的是原本在400V架構下電動汽車採用的是IGBT材料的逆變器，而在800V架構下，IGBT的穩定性就會產生新的問題，目前可選用的材料只有SiC基功率半導體，器件能耗損失要顯著低於IGBT，此外還可以為電驅系統提高2%-3%的效率。對於Si-IGBT來說，耐壓值只能達到650V，因此SiC將成為高壓電動車架構下最受益的元器件，但是SiC基的高成本一直是無法快速推廣的重要原因之一。
對於電控系統來說，電動車與燃油車的整車控制器差別並不大，產品成熟度也比較高。值得關注的是薄膜電容，用於電機控制器和車載充電機上，一個功率半導體就需要匹配一個薄膜電容，另外在充電樁上也需要配套使用。在800V架構下，薄膜電容ASP的用量將會提升20%，也將會成為高壓平臺趨勢下受益的元器件。
觀點總結
800V架構下，電動汽車有三方面值得關注：
1、800V快充對現有電池的穩定性、電源管理系統以及電池材料電導率會進行最佳化。
2、在400V電壓平臺上所用到的逆變器採用的是IGBT，而800V上需要用SiC基功率半導體，但是目前SiC的高昂成本延緩了推廣進度。
3、在400V下應用的元器件都需要重新進行設計或替換，用以匹配高電壓平臺。薄膜電容ASP的用量將會提升20%。
此外，還有其他零部件如車載充電機（OBC）、直流變壓器（DCDC）以及空調壓縮機也會針對高壓架構進行升級和改造，將會放在下一篇繼續分析。
