實(shí)現(xiàn)800V的低成本化汽車電子解決方案

800V 三電平臺(tái)，在保時(shí)捷的 Taycan 采用以后，總得來(lái)說(shuō)還是處在一個(gè)很早期的階段。目前看下來(lái)只有 PPE 的平臺(tái)會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大對(duì) 800V 平臺(tái)的采用，而后續(xù)通用的 800V 純電皮卡，奔馳、寶馬都在這個(gè)方向上面會(huì)可能投入。而現(xiàn)代起亞預(yù)計(jì)在 2021 年推出的純電轎車，從品牌和定價(jià)角度，價(jià)格不可能和前面幾家做成一樣，如果這個(gè)事情真做成了，確實(shí)是 800V 往平價(jià)方向去滲透的重要標(biāo)志。

01起亞如何實(shí)現(xiàn) 800V 的低成本化

目前 800V 主要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是在充電環(huán)節(jié)，Taycan 的充電功率最高為 270 千瓦，22 分鐘內(nèi)充電可將從 5％增至 80％。起亞的設(shè)計(jì)目標(biāo)是同時(shí)具備高續(xù)航和快充能力，續(xù)航的設(shè)計(jì)目標(biāo)是 300 英里（美國(guó) EPA 的考慮）充電按照到 80% SOC 20 分鐘實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。從整體邏輯上來(lái)看，這也是現(xiàn)代起亞加入歐洲企業(yè)為主的 Ionity 350kW 快充網(wǎng)絡(luò)的投資建設(shè)，這也代表之前現(xiàn)代起亞的純電動(dòng) BEV 的專用平臺(tái)是 400V/800V 兼容設(shè)計(jì)來(lái)考慮的?，F(xiàn)代企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域要做的事情，其實(shí)國(guó)內(nèi)在預(yù)研階段，核心的關(guān)鍵是把 800V 系統(tǒng)移植到價(jià)格更低的車型上，能否控制成本最重要的工作。兼容性的平臺(tái)中價(jià)格較低的電動(dòng)汽車會(huì)保留 400V 的架構(gòu)，而高端且價(jià)格較高的車型則會(huì)提供具備快速充電能力的 800V 系統(tǒng)。

實(shí)際上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的提升是這一輪車輛快充的直接推進(jìn)器。不管是 CCS2.0、Chademo 3.0 和中國(guó)的超級(jí)，都是把電壓拉上去，電流也拉上去，你怎么選擇電壓平臺(tái)怎么去配快充是一個(gè)戰(zhàn)略選擇。電流（Tesla）和電壓（Porsche），總是要上一個(gè)，否則后續(xù)高端車是完全站不住腳的。

圖 2 充電標(biāo)準(zhǔn)之間的競(jìng)爭(zhēng)也是存在的，Chademo 3.0 和 CCS2.0 都往下一步再走

02 這個(gè)工作該如何展開(kāi)？

Magna 的工程師寫(xiě)的一篇文章《Vehicle Design Considerations Enabling High-Performance Charging》有對(duì)于 800V 系統(tǒng)如何做的闡述，我們可以從快充和驅(qū)動(dòng)角度來(lái)理解不同的架構(gòu)。類似保時(shí)捷這樣一步到位所有高壓電氣的部件全部切換到 800V 的平臺(tái)，還有一個(gè) DCDC 升壓的部件來(lái)幫助車輛在 400V 充電，對(duì)于大部分其他車企來(lái)說(shuō)，要 800V 的特性怎么設(shè)計(jì)架構(gòu)就有很大的彈性。 可能并不現(xiàn)實(shí)，即使是 Porsche Taycan，其基于 800V 的 350kW 快充也需要在 2021 年才能提供。在此期間，可能有些 800V 的演變架構(gòu)得以過(guò)渡使用，以在性能和成本之間取得一個(gè)平衡。我們具體來(lái)看看這些可能的電氣架構(gòu)：

1） 純 800V 電壓架構(gòu)

這種架構(gòu)以 Taycan 為代表，架構(gòu)上只有兩種電壓級(jí)別的器件，800V 高壓和 12V 低壓。直流快充系統(tǒng)，是直接從充電接口進(jìn)入電池系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)，直接進(jìn)行充電（這個(gè)最高就是 1000V&350A 所能組合出來(lái)的效果），OBC 也是直接把交流 220V&380V 拉高到 800V 電壓平臺(tái)對(duì)電池包進(jìn)行交流慢充。這種問(wèn)題的缺點(diǎn)，是在小三電，包括電動(dòng)壓縮機(jī)、DC-DC 和 PTC 等配套高壓電器，全部需要改換為 SiC 的 MOSFET 來(lái)做的部件，由于量少所以短期內(nèi)這種架構(gòu)的成本要高得多。從原理上來(lái)說(shuō)，隨著電壓提高一倍，電流的大小降為一半，在同樣的阻抗上，損耗是原來(lái)的 1/4，這樣整體的高壓傳導(dǎo)方面可以選擇更細(xì)，更輕的材料。

備注：PPE 后續(xù)可能會(huì)有 48V 的部分器件加上去，以輔助 12V 配電系統(tǒng)，12V 和 48V 系統(tǒng)在純電動(dòng)汽車上面會(huì)爭(zhēng)奪輔助電壓的平臺(tái)，這個(gè)是后續(xù)變種中值得關(guān)注的事情。

圖 3 純 800V 的系統(tǒng)

如下圖所示，Taycan 也是這么操作的，兼容 400V 充電的升壓器是這里一個(gè)臨時(shí)的解決辦法。

圖 4 混合架構(gòu)

這種方式，按照麥格納的工程師的說(shuō)法，可以獨(dú)立出來(lái)一個(gè) 400V 的接口，整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)和 Taycan 是一樣的。從目前的充電標(biāo)準(zhǔn)，大部分直流充電模塊都可以在 400V 和 800V 兩個(gè)檔次根據(jù)車的需求輸出，這種架構(gòu)必然是內(nèi)化的，不需要 2 個(gè)充電接口。

圖 5 這個(gè)架構(gòu)兩個(gè)輸入接口不是調(diào)戲消費(fèi)者

2） 兩個(gè)電池 400V 進(jìn)行組合使用 采用兩個(gè) 400V 的電池組，通過(guò)配電盒的設(shè)計(jì)可以形成組合使用，充電時(shí)兩個(gè)電池組串聯(lián)形成 800V 平臺(tái)；在 400V 充電或者使用時(shí)，使兩者并聯(lián)，切換成 400V 平臺(tái)。

圖 6 這個(gè)很考驗(yàn)切換裝置

當(dāng)然這里也可以考慮，就設(shè)計(jì)一個(gè) 400V 平臺(tái)的電池包，通過(guò)降壓把 800V 降低到 400V，但是這種設(shè)計(jì)沒(méi)有實(shí)際的可行性，將電壓在高功率充電下，損耗都集中在這個(gè)降壓裝置上。 備注：這個(gè)有點(diǎn)像是 Prius 的 HEV 的 Boost 的反邏輯，設(shè)計(jì)一個(gè)高功率的功率電子器件放在車上完全不劃算

圖 7 兩個(gè)不太可行的方案

我覺(jué)得起亞可能做的方案，是下面這個(gè)設(shè)計(jì)考慮，800V 的電池包，充電也是 800V，電機(jī)也是 800V 級(jí)別，但 DCDC，PTC 和壓縮機(jī)是 400V 平臺(tái)，通過(guò)一個(gè) 800V 轉(zhuǎn) 400VDC-DC 進(jìn)行中轉(zhuǎn)，由于功率總體在 10kW 左右，還是存在可行性的。

備注：特別是 Tesla 這樣取消兩個(gè) PTC，只有一個(gè)壓縮機(jī)的玩法，其實(shí)也大差不差了

圖 8 800V 和 400V 混合的方案

小結(jié)：800V 的問(wèn)題，我覺(jué)得主要是在零部件拉動(dòng)能力上，不管什么樣的架構(gòu)，最終還是零部件企業(yè)本身有嘗試，才能在車企組合時(shí)候采用，目前都處在轉(zhuǎn)型期，大家都沒(méi)多余的資金去嘗試不可行的方案，情況就是這樣的情況。

編輯：hfy