800v快速充电，800v快速充标准

在近日举行的粤港澳大湾区国际车展上，小鹏汽车推出了首款中大型SUV ——小鹏G9，搭载48小时可持续IP68防护等级电池组和智能高压保护亮相。系统基于800V高压SiC平台，过充状态下可充电5分钟，续航200公里，全新HI版极狐Alpha S也配备800V高压。采用快充技术，充电功率可达187KV，从30%充电到80%仅需15分钟。只需几分钟，充电10分钟即可补充200公里的续航里程，妥善解决里程焦虑。新能源汽车。事实上，2019年，保时捷为Taycan配备了800V高压快充平台，成为首家搭载该技术的车企，一度成为新能源汽车发展的新趋势。 2021年，车企纷纷发布搭载800V高压充电平台的车型，其中比亚迪、吉利汽车、现代汽车、广汽等相继发布搭载800V高压充电平台的车型，未来的期望正在上升。该公司计划年内推出相关量产车型。未来，该技术将被引入更多新能源汽车中，800V平台架构将成为高压快充的重要解决方案。因此，2022年也可以被认为是我国800V高压充电平台发展的元年。值得注意的是，这场高压快充的“升级革命”引起了碳化硅材料的关注。尽管SiC因成本过高而受到诟病，但天宝证券估计，使用碳化硅材料可以将电机逆变器的效率提高4%，并将电动汽车的续航里程增加至少7%。这似乎证明搭载SiC器件的新能源汽车具有明显的综合成本优势。本文从碳化硅的角度，讨论分析了碳化硅在800V高压快充技术中的应用前景以及阻碍800V高压快充技术实施的制约因素。业界流行的800V高压快充平台始终是新能源汽车续航里程和耐用性不可避免的话题。然而，解决电池续航问题的办法只有两个：把电池做得更大，充电速度更快。然而，将大容量电池组纳入新能源汽车不仅会增加成本和重量，还可能增加风险因素。因此，更快的充电似乎是更好的解决方案。由此，800V高压快充技术迅速获得新能源汽车领域的关注。大家都知道这个物理公式：P（功率）=U（电压）* I（电流）。该方程表明充电功率由两个变量决定：电压和电流。所以总体来说，提高电动汽车充电功率有两种途径。一是增大电流。这意味着，如果选择增加电流而不改变其他组件，主要限制是高电流引起的热损耗，这对整体设计有很大影响。如果电池在充电过程中过热，则在设计导电元件并确定其尺寸时必须考虑这些热损失，以避免出现过载、过热或充电电流受控降额等问题。但这种增大电流的方法不仅有其局限性，而且还给新能源汽车的安全带来隐患。二是提高电压。目前，限制电流一般定义为500A，可实现的功率约为200kW（特斯拉正在尝试设计400V下超过600A），并且可以选择增加电压将400V系统切换到800V。根据中国汽车技术协会发布的2022年中国汽车技术十大趋势，国产高性能电动乘用车将越来越多地采用800V电压平台。这一预测击中了新能源汽车续航里程短、充电难的关键问题。

毫无疑问，800V高压快充平台具有诸多优势。主要体现在以下几个方面：首先，在800V高压下，高压线束的截面积较大。电动汽车体积更小，占地面积明显更小，车内重量也更轻。其次，高压充电桩的成本远低于低压大电流充电桩。充电枪、接触器、线束、保险丝等部件必须更换和升级为耐高压材料，低压大电流充电桩需要底部风扇和桩内循环液冷。充电桩其实更高，第三，充电效率可以大大提高。作为第一家推出800V高压快充平台的车企，保时捷不仅在2019年率先在Taycan上使用800V架构，而且还决定在PPE平台上的Macan上使用800V架构。据相关资料显示，LG为Taycan提供的电池组总共由33个模块组成，每个模块总共配备了12个软包电芯，续航里程为450公里。在800V 高压平台支持下，Taycan 提供交流、400V 直流快充和800V 直流快充。 22.5分钟即可从5%充电至80%，但不能一开始就以最大功率充电，只能在剩余电量达到40%左右时才能以最大功率充电。当充电功率达到350kW时，30分钟即可充满。 800V高压快充平台的优势在于电流是同等功率的一半。这意味着800V架构下的功率性能和电池性能下降更小，允许使用更轻的铜线，并受益于整个电池系统热管理水平的提高。但它的缺点也很明显，限制了整个电池系统的能量密度，这也是保时捷Taycan 续航里程只有450 公里的一大原因。同时，作为与800V高压快充平台结合使用的充电桩，当电压达到800V时，普通充电桩的充电速度已经不能满足用户的需求。当超级充电桩数量较多时，车载800V高压快充平台无法真正发挥作用。目前，国内外厂商开始进入这一领域，但要实现800V高压快充技术的应用，还需要配套350kW超高压充电系统。目前，无论是日本还是海外，匹配400V充电技术的50-150kW级别的充电桩都是主流。正如保时捷Taycan 必须适配自己的lonity 充电桩才能进行800V 充电一样，如果想要使用普通充电桩，也需要使用自己的50kW 增压器。根据英飞凌数据，对于直流充电桩来说，20kW充电桩充满电需要120分钟，150kW充电桩需要16分钟，350kW充电桩只需7分钟。因此，800V高压快充平台+超级充电桩是未来的发展趋势。 SiC成为800V高压快充的“理所当然的选择”，如今800V高压快充技术已经成为众多新能源汽车厂商差异化竞争的关键手段之一。但800V高压快充涉及到从车内供电到车外充电的整个强电链路。但硅基器件无法承受较大的电压升高，因此未来主逆变器、DC-DC、AC-DC、车载充电器、充电桩模块等将采用以SiC为核心的800V大功率电源系统。 这样的。全面替代现场硅基器件。此外，硅基高压驱动、高效输配电技术、新型BMS系统、电容电感、高压线束连接器等技术迭代空间广阔。 SiC在800V高压快充平台的优势主要体现在以下几点：一是稳定高效，适用于高压高频领域。碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料具有电场强度高、热导率高、电子饱和率高、抗辐射能力强等优点。

因此，采用第三代半导体材料制造的半导体器件不仅可以在高温下稳定运行，适用于高压高频场景，而且以更低的功耗运行更高的速度也可以实现的能力。与Si相比，SiC具有10倍的击穿场强、3倍的禁带、两倍的最高工作温度以及两倍以上的饱和电子漂移率。 SiC 的导热系数也是Si 的三倍，这意味着冷却能力是Si 的三倍。二是节能减重，新能源领域潜力巨大。 ROHM正在全球统一轻型汽车测试周期（WLTC）驾驶循环的模拟驾驶测试条件下，对使用第4代SiC MOSFET和IGBT的逆变器进行电费测试。结果表明，与IGBT 相比，使用SiC MOSFET 时总电费降低了6%，在城市模式下降低了10%。功耗的改善还意味着可以在保持相同行驶里程的同时减少电池容量。另一方面，通过提高能量传输效率，碳化硅逆变器可以比硅基逆变器更小、更轻。 ROHM为电动方程式世界锦标赛提供的SiC逆变器将逆变器的重量降低至9公斤，比传统逆变器轻了6公斤。特别是，虽然高压Si-IGBT在800V平台上仍可用作功率器件，但用于IGBT的下一代SIC（碳化硅）技术已开始在美国、欧洲、日本等地区获得发展动力。比较Si 和SiC 时，主要指标包括击穿场强、饱和电子漂移率和热导率。击穿电场的强度决定了耐压。 SiC具有最高的击穿场强，更适合高压场景。相同电压下，SiC器件更薄、更小、更轻，导通电阻和能量更低。低损耗和散热由热导率决定，而SiC具有最高的热导率，使得减小散热器等冷却部件的体积成为可能。因此，SiC正在成为800V高压快充平台应用的最佳选择。据浙商证券发布的研究报告显示，Yole预计2026年SiC功率器件市场规模将达到45亿美元，2020年至2026年复合年增长率为36%。在新能源汽车方面，目前仅特斯拉Model 3/Y的年需求量就可能消耗掉全球很大一部分SiC晶圆产能。 2025年SiC在新能源汽车渗透率达到60%时，预计6英寸SiC衬底需求量将达到每年587万片，市场规模预计将达到231亿元。虽然SiC具有诸多技术优势和良好的市场发展潜力，但SiC衬底生长速度慢、制备技术难度大，导致大尺寸、高质量SiC衬底良率低、成本高。从产业链来看，SiC产业链主要包括衬底材料制备、外延层生长、器件制造、下游应用等。衬底、外延和栅氧化工艺是最重要的三个技术领域，材料成本占产业链70%以上。其中，衬底约占SiC价值链的50%，外延环节占价值链的20%至25%。目前器件和模块领域以SiC MOSFET为主，但我国尚无可稳定量产出货的车用SiC MOSFET生产线，但在中低压及非汽车领域规格方面，正在逐步取得突破，如Foundry、IDM等。碳化硅模块方面，国内多家车厂已采用英飞凌的解决方案，未来塑料封装和DSC的发展趋势将受到关注。如何实现800V高压快充毫无疑问，800V高压快充将是未来新能源汽车的重要发展趋势之一。当前，国家政策正在快速推动高压充电桩等基础设施的发展，同时，一些掌握了高压快充技术的企业也在积极响应国家政策。未来两三年，800V高压快充技术将得到广泛应用。从消费者的角度来看，新能源汽车如果能够使用高压充电桩，充电时间将大大缩短，有效提升新能源汽车体验，加速消费者对新能源汽车的接受。

从国家战略层面来看，800V高压快充技术将有利于新能源汽车的快速发展，更好地支撑国家“双碳”发展目标。不过，800V高压快充技术的普及应用并不是一蹴而就的，面临着三大问题：一是基础设施不一致，二是技术问题，三是成本问题。关于基础设施不匹配的问题，我们都知道，目前我国的公共充电桩大部分还是400V平台，但要实现800V高压快充，配套的供电系统跟不上，这是最重要的问题。例如前面提到的保时捷Taycan 的800V 高压充电平台并不是完整的高压平台，而是做了一些妥协，比如空调压缩机耐400V 以及额外的高压转换器。用于将电压从400V 升压到800V。比亚迪内部的800V平台实际上内置了增压器，但与实际的800V高压快充设施还是有些不同。

（图片来源：汽车之家）不过，值得一提的是，Boost 快充还是很有意义的。最终，该技术解决了800V电动汽车与800V充电设备之间的先有鸡还是先有蛋的悖论。在该技术的支持下，800V平台电动汽车可与800V充电网络同步开发和建设。这意味着目前800V平台电动汽车可以用400V电桩充电，但未来800V平台可以用800V电桩充电。这很大程度上解决了初期缺乏800V高压充电桩的问题。我们再谈谈技术挑战。从整车侧技术变革来看，实现800V高压充电需要SiC全面介入，但该技术主要被少数国外企业垄断，供需处于不平衡状态。据报道，英飞凌的积压订单超过310 亿欧元，是该公司产能（包括SiC 器件）产能的两到三倍。同时，车企想要推出800V高压快充，需要一定的技术基础。目前国内主要厂商只有比亚迪，其以电池厂商起家，在高压充电方面有着深厚且成熟的技术积累，并已实现了实现。 800V高压快充。但国内其他汽车企业在该领域的技术积累相对薄弱，依赖外部技术支持，限制了800V高压充电技术的普及。此外，成本也是限制800V高压充电广泛使用的因素。研究发现，800V高压充电组件每辆车的整车价格增加1万到2万元，这对于一些豪华车和高价新能源车型来说可能不是那么敏感的因素，但普通大众购买时，对于那些对新能源汽车感兴趣的人来说，如果接受程度不是很高，价格提高1万到2万元可能是一个致命的问题。从汽车制造商的角度来看，投资新技术不可避免地会导致研发成本增加，从而导致公司成本增加，但很多汽车制造商选择不在这方面投入过多的预算，这是被动的。它至少应该经过一些市场验证。除了整车价格外，高压充电桩配套成本高是800V高压充电系统整体广泛使用的一大问题。与目前主流的400V充电桩相比，800V高压充电桩的设计架构不同，除了安装SiC MOSFET外，还需要液冷系统来解决系统的高压充电问题。这样一来，谁来承担高压充电桩的高昂成本，谁来推动高压充电桩的引进？据称，全球已部署超过25000个特斯拉V3超级充电桩，但相比现在，新能源汽车市场的发展趋势虽然在增加，但我认为还是有滞后性的。本节还介绍了电池更换模式。即电池是可更换的，如果电池没电了，就去电池交换站，将电池从车上拆下来，更换为充满电的电池，并支付相应的电池使用费。从理论上来看，这个模型也是可行的。长时间的充电过程可以与电动汽车的运行分离。充电过程由电池交换站处理。电池更换过程只需几分钟。车辆效率将显着提高。尤其是在成本方面，换电模式可以让现有的充电桩原样使用，技术上难度并不大，可以应用于公共停车场、小区停车场、公共停车场等多种场景。是可能的。对于加油站来说，这种布局在成本方面是有利的。但这种模式需要统一电池标准和充电设施建设标准。我个人认为，从实用角度来看，收费方式更受欢迎。例如，有些家庭用车可能会关心电池，但他们仍然不愿意更换新购买的汽车中的电池，而他们正在驾驶的汽车则不太关心这个电池，可能适合更换车型。

当然，将充电模式与换电模式结合起来是不是更好的选择呢？综上所述，在汽车电子行业中，功率半导体作为利润最高的细分领域，将在汽车行业电动化转型的背景下充分享受到这一机遇。它。 “双碳”带来新机遇。目前，我国“十四五”规划将碳化硅半导体列为主要支持领域，800V高压快充技术必然会普及并快速应用。未来，无论电池技术如何发展，新能源汽车都会因更先进的充电技术而变得更加美好。在各大整车厂及配套厂商的带动下，800V高压快充平台将在未来两到三年内得到普及。不过值得一提的是，800V以上的高压平台也是有可能的，因为800V高压快充平台目前是一条可行的路径。作者：张鹤勋EET电子工程专辑原创