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电动汽车已经800V了,有多大必要继续卷到1200V?

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锂电那些事今日第二条2025年12月15日 星期一


我的观点:400V升到800V/900V性能提升红利够吃很长时间了,潜力根本还没有完全释放,而且800/900V电压等级目前也有不少问题需要解决,成本也比以前400V高了不少。解决这些问题贸然把电压往1200V这种平台去做,除了炫技,估计很难带来实际用户体验上的提升而且可以预见的是成本还要进一步的上升  

所以,目前400V升到800V/900V以及如果进一步提升到1200V主要有哪些变化?带来的用户体验和代价是什么?  

电池系统-电芯串联数增加-系统更复杂


 

需要调整电芯的串并联方案。为了达到更高的总电压,需要增加电芯的串联数量,比如三元基本要串到200左右,而磷酸铁锂因为单体电压低些,像比亚迪汉L这样真的做到800~900V,就要264串。  

传统上,把电芯做的适当的大些电池包里电芯数目就少些,有利于控制成本(结构件减少,电芯串联电连接也可以减少)。而上到800V以后,必须把电芯串)数增多,最典型的例子就是比亚迪的汉L长刀片串数太低(加上内阻大)不得不放弃,转向短刀片保证内阻以及串联数够而且提醒一下:对于磷酸铁锂因为单体电压低,要做800V需要的串数就尤其多——这可能意味着复杂度和成本上的问题     

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左:之前的长刀片系统,右:800V的兆瓦电池系统  

目前的这种800V/900V系统中电芯串联数已经不少了,电芯单体容量也在100~140Ah左右,其实是一个不错的各方面的平衡点过大的电芯无法保证800V的串数,而且容量太大在热管理/安全/内阻上是可能会有些问题的;而如果电芯单体再小生产效率和成本的平衡点肯定就会差些了生产节拍,结构件等在成本中的占比)  

此外越多的电芯使用,意味着对电芯的一致性更苛刻的要求,因为木桶效应(最差电芯决定整体性能)越明显。而如果在用户体验上并无明显的价值的话,妥妥的增加系统复杂度+成本上升以及没准因为电芯变小系统更复杂能量密度还会往下走这样的话意义在哪就不好说了,因为你的目标总不能是为了1000V/1200V1000V/1200V……  

高电压小电流-发热损耗降低&汇流排更小更轻  

最经典的发热公式嘛:P=I2R,发热损耗功率正比于电流的平方,那类似于高压输电原理,母线汇流排里的电压越高电流越小,那发热就能成倍的下降。这对于能耗会很有意义,也使得大功率充电放电成为了可能因此现在的性能车基本都是800V  

不过,400V800V你是可以近似认为电流可以变为之前的1/2,那电流发热损耗可以变1/4(相同单体电流工作条件下)但是如果升到1200V,电流算成之前的1/3,电流发热损耗可以变1/9——是有进一步的优化,但是还是那句话:边际效益明显在降低,而成本又必定增加,所以是不是一定值,不好说……  

因此,对于电池包内部的BUSBAR汇流排来说,因为电压等级提升,电流可以相应降低/只有这样才能支持更大功率的充电,所以对于要用大量的铜的汇流排来说(看看最近的铜价),高电压化可以降低汇流排重量,降低成本,还是比较有用的。但是类似于400V升级到800V后的发热损耗降低明显,但进一步再到1200V就没那么明显一样,对于汇流排的减重效果在这也有边际效应递减的问题。     

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最近的铜价  

另外一个,大家看看现在800V的车的充电放电能力都已经到了什么地步:各种百公里加速3秒左右的车——所以在这方面性能其实已经极大的富余和溢出了,如果你非要进一步干到1200V,这到底是为了图什么呢?我们恐怕还得想一想。  

快速充电-进一步优化效果有多明显?  

目前的800V平台在电芯性能+热管理提升+SiC基的新一代功率半导体支持共同努力下,像宁德的麒麟、神行以及中航配小鹏P7电池,都可以做到峰值5C最快11~12分钟10~80%充电了,对应到平均大概3.5C-4.0C。我的观点一直很明确:这个充电倍率其实足够大多数人用了,因为毕竟1500kW+的大功率桩没法那么普及尤其是在城市里闹市区你可以问问搞配用电的朋友);2)即使普及了只要旁边车一分功率你也不能保证充那么大功率;3)按C-倍率折算,从3456C以及继续往上,你能节省的时间仍然是边际效用递减的。  

所以,即使你真有一个5C峰值充电能力的车,在绝大多数情况下你是无法发挥其全部能力的……实际情况就是如此  

而进一步的再看兆瓦闪充峰值是10C,看起来比峰值5C快一倍,结果实际呢?实测的大量结果10~80%应该是8分钟左右。强吗?当然强,比11分钟快了3分。但是改善真的有那么明显吗?反正对于我来说,11分钟足够了够快了,8分钟就是一个锦上添花的东西算不上多刚需。  

为什么这样呢?毕竟电化学机理摆在这,考虑到析锂边界,充电时电流不断下降,你的10C只能持续很短的时间(下面图中的上图-峰值型),在我看来,恐怕真给你带来的价值在情绪方面其实还更多点。  

而且如刚才说的:你真有一个5C的车,你大部分情况下充不到这个数;而对于兆瓦,你如果有兴趣可以搜搜你所在的城市有几个兆瓦站,反正北京一共有俩…… 

电子电气硬件——每一代新半导体都是成本  

传统的400V的汽车用的各种功率器件,比如车载充电机(OBC)、逆变器DCDC转换是硅基IGBT,在高压下开关损耗和导通损耗会显著增加,效率下降。要用到800V平台,就必须在各种功率器件上使用主要是碳化硅(SiC)的宽禁带半导体其具有更高的耐压能力、更快的开关频率和更低的高温损耗——这可以说是800V技术的核心  

通过使用新一代SiC半导体,可以提升电驱效率继而降低整车能耗。而且各种功率器件目前逐渐有N合一提高集成度的趋势(以减少体积和重量,提高整车能效),这也需要SiC半导体的支持

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SiC这类宽禁带半导体性能更好,但是目前成本还有下降空间,需要不断优化。而从本文以上的内容不难看出,如果从800V继续向上比如到1000V,带来的用户体验提升并不明确,但是对于SiC半导体的性能要求可能会又上一个台阶,这将又意味着成本的增加——所以,在我们喊着继续在指标上赢下去时,我们是不是还是要思考一个问题,我们造车到底是为了什么?  

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绝缘设计/用料/设计——成本铁定要上升  

前几天的上海那起事故就与绝缘有关,而更高的电压400->800->1200V,自然意味着系统整体设计就更难具体来看:1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很多地方要拉的更开2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;3)要使用更高耐压的绝缘材料比如汇流排;4)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;5内部的继电器接触器、熔断器等元件的耐压和灭弧能力都需要提升至1000V甚至更高水平6还有BMS的采样、监控和保护逻辑需要适应更高的电压范围,其绝缘监测和电压采样精度必须更高。  

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所以,如果进一步提升到1200V是有可能整个系统的能效再向上走走,但是能有多明显就不好说了;可是刚才说的绝缘、设计、用料,那可都是成本。     

所以总结一下继续卷到1200V,值不值?  

如果进一步电压提升到1200V这个等级,带来的用户体验可能并不会明显更好(充电,能耗),而且目前的电动车的动力性能也常常过剩了但是这样做,不可避免的会带来的电芯数增加和成本增加、系统复杂度提升,半导体和绝缘保护的成本上升,都会让车/电池更贵更复杂没准电池能量密度还会下降)。所以综合看来,这笔买卖是不是有必要真的不好说而且从成熟度上讲,肯定越传统的体系越成熟,越新的技术越需要更多充分的验证。  

工程上的逻辑都应该是在边界约束条件下,找一个成本相对较低的最优解。目前看来,满足电动汽车各种性能和体验的需求,800-900V够足够足够了,在现有体系上不断优化发挥出所有优势才是当务之急。  

硬要上到1000~1200V,恐怕更多就是为了纸面参数上的赢反正我不觉得这是个好的方向  

         
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来源:锂电那些事
化学半导体汽车电子电机材料控制装配电气
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首次发布时间:2025-12-27
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