充电桩趋势：为什么是高压，为什么是800V？
为什么是高压，为什么是800V？为什么是高压？今天借着李想在春季媒体分享会的发言，做个总结；
1. 李想看高压系统架构
李想的发言，从用户需求，市场需求，市场现状及市场发展，产品ROI等多维度做了非常深刻的阐述：（摘自晚点Auto公众号）
第三条路是什么？绝大部分企业充电桩都不赚钱。因为充电桩要一天做到6~7单才能收支平衡。做到10单，盈利状况就会好于加油站。
但今天充电桩普遍是2~3单/天，几乎都是赔钱的。所以大家普遍的算法是，把平均只能用 5 年的充电桩的成本分摊到10年，这样去增加盈利和减少亏损。
充电桩的原理其实跟餐厅一样，就是一个翻桌率。你充电一个小时才能充满，这时用户如果中间吃个饭回来，那两三个小时过去了，很容易造成一天2~3单。我们自己测算一下，如果能把充电时间缩短到20分钟之内，用户就不会离车。如果缩短到10分钟，整个体验就基本跟燃油车完全一致了。
这就是我们在做的——快充。它有两个核心：一是必须用高压平台，这才能做到这样的充电速度。高压平台还能带来第二个好处，当我们使用碳化硅配合高压平台，再配合比较好的封装技术，电池成本还可以大幅下降，我们自己现在也在做碳化硅模块，自己做三合一电机，这都是跟整体效率息息相关的。
把这些东西做好后，我们相比今天主流的400V平台，在相同尺寸和驱动形式下，还可以一辆车降3~4万块钱的零部件成本。
我们自己始终坚信，如果我们要卖电动汽车充电桩，对我们而言它是产品本身，不是服务。如果我们提供4c的车，但没有4c的完善充电网络，就相当于卖了一个4G手机，但你还是2G网。所以大家完全不用担心我们铺充电桩的速度和决心，也没有大家想得那么贵。
所以增程和高压快充，是我们往后到2030年，仍会坚持同时往前走的两个核心路线。无论是增程，还是高压，核心目的就是解决充电问题，给用户两种不同选择。
从各个方面可以看到，800V高压系统架构就是新能源汽车的未来。
如下是民生证券提供的800V车型销量预估
如下是目前各大厂推的800V/100V车型规划
2. 什么是800V系统，为什么800V能降成本
800V高压系统的称呼源自于整车电气角度。当前主流新能源整车高压电气系统电压范围一般为230V-450V，取中间值400V，笼统称之为400V系统；而伴随着快充应用，整车高压电气系统电压范围达到550-930V，取中间值800V，可笼统称之为800V系统。
800V降本，一个比较好的理解是，同等功率情况下，可以降低电流 (P=VxI，V高一倍，理论I可以一半)，电流降低，配电系统及高压线束系统都可以降低成本；
然而，800V不是一个独立的器件，而是它涉及到大三电、小三电、配电、热管理等
如下是联合汽车电子总结的800V和400V从系统层面的对比及降本
3. 800V系统下的整车系统架构
联合电子作为顶级的Tier1，在文章《800V高压系统的驱动力和系统架构分析——架构选择和产品挑战是什么？》中对比了不同的800V系统架构以及优劣势
有碳化硅技术加持的800V高压系统有诸多优势，从趋势上判断800V高压系统未来将成为大功率充电技术（>200kW）的主流方案。
但是，技术的发展不是一蹴而就的，受产业链惯性影响，800V充电桩以及800V车载高压部件等配套短期内还不完善，不足以支撑终极800V高压系统的快速推广，当下需要重点考虑两点：兼容400V充电桩和800V充电桩应用；兼容某些400V车载部件应用。这就衍生出五种不同的800V高压系统下汽车系统架构设计方案，如下表：
图1 常见800V高压系统架构综合比较图
第一种方案：车载部件全系800V，电驱升压兼容400V直流桩方案。其典型特征是：直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为800V；通过电驱动系统升压，兼容400V直流充电桩。
第一种800V高压系统架构图
第二种方案：车载部件全系800V，新增DCDC兼容400V直流桩方案。其典型特征是：直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为800V；通过新增400V-800V DCDC升压，兼容400V 直流充电桩。
第二种800V高压系统架构图
第三种方案：车载部件全系800V，动力电池灵活输出400V和800V，兼容400V直流桩方案。其典型特征是：直流快充、交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为800V；2个400V动力电池串并联，通过继电器切换灵活输出400V和800V，兼容400V直流充电桩。
第三种800V高压系统架构图
第四种方案：仅直流快充相关部件为800V，其余部件维持400V，新增DCDC部件进行电压转换器方案。其典型特征是：仅直流快充和动力电池为800V；交流慢充、电驱动、高压部件均为400V；新增400V-800V DCDC，实现400V部件与800V动力电池之间的电压转换，兼容400V直流充电桩。
第四种800V高压系统架构图
第五种方案：仅直流快充相关部件为800V，其余部件维持400V，动力电池灵活输出400V和800V方案。其典型特征是：仅直流快充为800V；交流慢充、电驱动、负载均为400V；2个400V动力电池串并联，通过继电器切换灵活输出400V和800V，兼容400V和800V直流充电桩。
第五种800V高压系统架构图
4. 800V系统架构的设计挑战
整车400V系统升级到800V高压系统，直接的影响是电气电压提升带来耐压和绝缘的可靠性设计问题，这个是对所有三电部件的共性问题；潜在的影响有充电功率提升、驱动功率提升以及碳化硅技术的极致发挥带来三电产品设计上的诸多挑战：
三电部件共性耐压绝缘设计挑战：
常规设计方面，一者电气部件主功率回路相关的电气间隙、爬电距离要重新设计；二者高低压部件的信号隔离回路也需要重新设计以应对耐压绝缘问题；三者使用更高耐压的绝缘材料。特殊设计方面，比如涉及到电气、磁、热、机械等多方面因素的电机部件，可能存在局部放电问题。
电池包技术挑战：
充电功率提升后，电芯充电倍率将由1C提升到>=3C。在高充电倍率下，一方面将造成活性物质的损失，影响电池容量和寿命；另一方面，锂枝晶一旦刺穿隔膜，将导致电池内部短路，造成起火等安全风险。
电机技术挑战：
直流母线电压提升后，电机的绝缘距离增加较多，需要考虑额外的绝缘设计，同时高电压会导致“电晕”现象产生，如何保证全寿命电疲劳是一个对成本和技术的双重考验。另外由于电压的提升，改变了原400V电机功率扭矩配比，需要重新为800V设计电磁方案，势必带来产线投资的增加。除此之外还有轴电流导致的失效风险加剧的挑战。综合而言，在800V架构下，如何以较低的成本来满足客户的扭矩、功率和效率要求，需要一定技术门槛，是个巨大挑战。
电机控制器技术挑战：
首先，800V电机控制器设计必须考虑高功率密度、高耐热、高频率切换应用下的产品可靠性。其次，伴随着800V电压以及碳化硅逆变器频率的提升，逆变器内部du/dt大幅提升，这带来逆变器EMC设计的巨大挑战。
其他部件技术挑战：
800V OBC、800V DCDC、800V电池高压继电器/熔断器/连接器、充电桩等都需要进行升级，这对汽车研发设计者带来较大的挑战。
5. 800V对BMS及AFE的挑战
BMS专家胡摇扇指出：(BMS的推荐关注大神公众号 “新能源BMS”)
400V平台的串联电芯典型数量为96s，而800V平台的串联电芯典型数量就为192s，这样带来的直接影响就是AFE数量的翻倍、成本的提高。
更多的电芯带来更大的数据量，为了不增加单体状态信息的传输时间间隔，可能需要提高菊花链通信的速率，例如目前从1Mbps提高到2Mbps。
现在主流厂家的AFE支持的通信波特率都提高到了2Mbps。
但是通信波特率的提升，也带来了新的问题，例如通信网络变压器的性能需要重新匹配验证（例如低温下的通信误码率）、通信端口的阻容匹配也要重新做（例如共模滤波电容），还有引起EMC新的辐射超标问题。
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来源：芯小二的下午茶作者 芯小二
2023.04.07
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