許多電動汽車制造商正在從 400 伏系統(tǒng)過渡到 800 伏系統(tǒng)，以實現更快的充電和更高的效率。這就是包括特斯拉在內的等一些制造商堅持不懈的原因。

隨著全球對電動汽車（EV）需求的增加，駕駛者希望電動汽車具有更好的性能。目前有許多研究項目致力于解決這些難題，但最有前景的是提高電池電壓。如今的電動汽車電池通常是 400 伏系統(tǒng)，但電動汽車制造商已經開始重新設計車輛，轉向 800 伏架構。電池電壓越高，意味著能量越多，充電功率越大，效率越高，性能越好，電機和逆變器等電動汽車組件的重量也會減輕。但高電壓也帶來了新的挑戰(zhàn)。下面我們就來看看電動汽車行業(yè)為何如此熱衷于采用更高的電壓，以及工程師們是如何實現這一目標的。

400 伏或800 伏電動汽車架構的含義

電動汽車的結構是一個復雜的系統(tǒng)，涉及電池、電機、傳感器、電子控制、輔助設備、線路和其他組件。無論是 400 伏還是 800 伏的電池電壓，都會對所有部件產生影響。

800 伏系統(tǒng)架構需要重新設計電動汽車中的許多組件。（圖片：保時捷。）

這些值并不像其名稱所暗示的那樣固定。例如，300 – 500 伏的電池電壓范圍被稱為 400 伏架構，600 – 900 伏范圍被視為 800 伏架構。轉向 800 伏架構并不是簡單地連接電池以獲得 800 伏電壓的問題；而是需要通過連接電池來獲得 800 伏電壓。該工作電壓是設計汽車中所有其他高壓設備的關鍵參數。

為什么電動汽車制造商想要轉向800 伏

更高的電池電壓意味著更高的電動汽車效率、更高的性能和更好的充電效果。對于駕駛員來說，這意味著更快的充電和更少的能耗。

充電速度的主要參數是充電器輸出功率，它取決于電壓和電流。增加充電電流會導致更多的熱量和能量損失，因此增加電壓是增加功率和獲得更快充電的更好方法。通過雙倍電壓和相同電流，電動汽車充電器可以為電動汽車提供幾乎兩倍的能量。當然，充電器和電動汽車的轉換器必須重新設計，才能承載更高的功率。

800 伏架構還降低了能耗。如果電池在電壓增加時輸出相同的功率，則意味著其電流必須減少。由于發(fā)熱和功率損耗與電流的平方成正比，因此熱損耗隨著電壓的升高而下降。較低的電流還對電池老化產生積極影響，從而延長電池壽命。

800 伏電動汽車架構的挑戰(zhàn)

800伏電動汽車架構具有無可置疑的優(yōu)勢，但仍需克服一些挑戰(zhàn)才能順利將該技術融入市場。

充電基礎設施是首要問題。充電速度取決于充電站，大多數充電站都是為 400 伏電動汽車提供電力。為了充分利用更快的充電能力，800 伏電動汽車將需要更強大的充電站。

另一個問題是電動汽車設計。800 伏架構需要重新設計電路和組件，以確保適當的絕緣、故障安全系統(tǒng)和正確的測試程序，以證明組件在高壓環(huán)境中的可靠性。測試程序必須涵蓋比 800 伏工作電壓高五倍的最壞情況。

800 伏電動汽車的設備成本也往往更高。例如，他們傾向于在電源轉換器中使用價格較高的碳化硅 (SiC) 開關元件。與傳統(tǒng)硅基轉換器 (5 – 6%) 相比，SiC 能夠提高開關頻率，同時能量損耗極低 (2%)。然而，由于 800 伏電動汽車的電流較低，電線和鏈路可能更粗，冷卻要求也更低。

還有安全問題。較高電壓的系統(tǒng)需要更多的物理空間以避免過壓和電弧等問題。例如，電容器需要極性之間的最小爬電距離以避免電弧。電壓越高，所需的距離越長，意味著電容器越大。這對于電動汽車制造商來說非常不利，他們希望讓一切變得更小、更輕，以提高效率。

800 伏架構的不同解決方案

電動汽車制造商分析了各種方法來克服 800 伏架構的挑戰(zhàn)。存在三種有希望的方法。

第一種方法是讓整個電動汽車的高壓系統(tǒng)在800伏電壓下運行，從而無需組件之間進行電壓轉換。這種方法可以實現更快的充電和更高的效率。然而，它需要更多的電動汽車重新設計和更高的成本。

第二種方法是僅將一些重要設備（例如電池組和驅動電機）置于 800 伏電壓，而系統(tǒng)其余部分保持 400 伏電壓。800 伏和 400 伏設備之間的電壓轉換需求增加了成本和設計復雜性，并且還增加了轉換功率損耗。然而，該解決方案需要更少的電動汽車重新設計和更低的 400 V 系統(tǒng)成本，同時仍能實現更快的充電。

第三種方法是混合解決方案，涉及能夠在充電時的 800 伏電壓和放電時的 400 伏電壓之間切換的電池系統(tǒng)。其他高壓設備保持在 400 伏。這種簡單且低成本的解決方案可以實現更快的充電速度，但以 400 伏電壓放電意味著無法實現能耗降低。

隨著電動汽車制造商從 400 伏切換到 800 伏，我們可能會看到所有三種方法。隨著測試程序的發(fā)展和 800 伏組件價格的下降，我們可以預期全面過渡到高壓架構。對于需要高功率的重型電動汽車，我們甚至可能會看到超過 800 伏的架構。

為什么特斯拉堅持推出800 伏電動汽車

向 800 伏電動汽車的過渡已經在順利進行。汽車制造商保時捷、現代、Genesis、起亞和奧迪已經提供配備 800 伏電池系統(tǒng)的電動汽車。沃爾沃、Polestar 和 Lotus 也致力于 800 伏架構。日立汽車系統(tǒng)公司 (Hitachi Automotive Systems) 開始批量生產其 800 伏電池系統(tǒng)。

據保時捷稱，保時捷 Taycan 是第一款系統(tǒng)電壓為 800 伏的量產電動汽車。（圖片：保時捷。）

有趣的是，電動汽車先驅特斯拉并未承諾轉向 800 伏架構。首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克(Elon Musk)對這一轉變的價值提出了質疑，他表示目前還不值得花費重新設計的成本——至少對于特斯拉 Model Y 和 Model 3 等公司的小型汽車來說是這樣。不過，從長遠來看，他認為 800 -volt 架構對于大量車輛來說是有意義的。

這可能需要一些時間，但無論如何，電動汽車行業(yè)正在轉向高壓。