许多电动汽车制造商正在从 400 伏系统过渡到 800 伏系统，以实现更快的充电和更高的效率。这就是包括特斯拉在内的等一些制造商坚持不懈的原因。

随着全球对电动汽车（EV）需求的增加，驾驶者希望电动汽车具有更好的性能。目前有许多研究项目致力于解决这些难题，但最有前景的是提高电池电压。如今的电动汽车电池通常是 400 伏系统，但电动汽车制造商已经开始重新设计车辆，转向 800 伏架构。电池电压越高，意味着能量越多，充电功率越大，效率越高，性能越好，电机和逆变器等电动汽车组件的重量也会减轻。但高电压也带来了新的挑战。下面我们就来看看电动汽车行业为何如此热衷于采用更高的电压，以及工程师们是如何实现这一目标的。

400 伏或800 伏电动汽车架构的含义

电动汽车的结构是一个复杂的系统，涉及电池、电机、传感器、电子控制、辅助设备、线路和其他组件。无论是 400 伏还是 800 伏的电池电压，都会对所有部件产生影响。

800 伏系统架构需要重新设计电动汽车中的许多组件。（图片：保时捷。）

这些值并不像其名称所暗示的那样固定。例如，300 – 500 伏的电池电压范围被称为 400 伏架构，600 – 900 伏范围被视为 800 伏架构。转向 800 伏架构并不是简单地连接电池以获得 800 伏电压的问题；而是需要通过连接电池来获得 800 伏电压。该工作电压是设计汽车中所有其他高压设备的关键参数。

为什么电动汽车制造商想要转向800 伏

更高的电池电压意味着更高的电动汽车效率、更高的性能和更好的充电效果。对于驾驶员来说，这意味着更快的充电和更少的能耗。

充电速度的主要参数是充电器输出功率，它取决于电压和电流。增加充电电流会导致更多的热量和能量损失，因此增加电压是增加功率和获得更快充电的更好方法。通过双倍电压和相同电流，电动汽车充电器可以为电动汽车提供几乎两倍的能量。当然，充电器和电动汽车的转换器必须重新设计，才能承载更高的功率。

800 伏架构还降低了能耗。如果电池在电压增加时输出相同的功率，则意味着其电流必须减少。由于发热和功率损耗与电流的平方成正比，因此热损耗随着电压的升高而下降。较低的电流还对电池老化产生积极影响，从而延长电池寿命。

800 伏电动汽车架构的挑战

800伏电动汽车架构具有无可置疑的优势，但仍需克服一些挑战才能顺利将该技术融入市场。

充电基础设施是首要问题。充电速度取决于充电站，大多数充电站都是为 400 伏电动汽车提供电力。为了充分利用更快的充电能力，800 伏电动汽车将需要更强大的充电站。

另一个问题是电动汽车设计。800 伏架构需要重新设计电路和组件，以确保适当的绝缘、故障安全系统和正确的测试程序，以证明组件在高压环境中的可靠性。测试程序必须涵盖比 800 伏工作电压高五倍的最坏情况。

800 伏电动汽车的设备成本也往往更高。例如，他们倾向于在电源转换器中使用价格较高的碳化硅 (SiC) 开关元件。与传统硅基转换器 (5 – 6%) 相比，SiC 能够提高开关频率，同时能量损耗极低 (2%)。然而，由于 800 伏电动汽车的电流较低，电线和链路可能更粗，冷却要求也更低。

还有安全问题。较高电压的系统需要更多的物理空间以避免过压和电弧等问题。例如，电容器需要极性之间的最小爬电距离以避免电弧。电压越高，所需的距离越长，意味着电容器越大。这对于电动汽车制造商来说非常不利，他们希望让一切变得更小、更轻，以提高效率。

800 伏架构的不同解决方案

电动汽车制造商分析了各种方法来克服 800 伏架构的挑战。存在三种有希望的方法。

第一种方法是让整个电动汽车的高压系统在800伏电压下运行，从而无需组件之间进行电压转换。这种方法可以实现更快的充电和更高的效率。然而，它需要更多的电动汽车重新设计和更高的成本。

第二种方法是仅将一些重要设备（例如电池组和驱动电机）置于 800 伏电压，而系统其余部分保持 400 伏电压。800 伏和 400 伏设备之间的电压转换需求增加了成本和设计复杂性，并且还增加了转换功率损耗。然而，该解决方案需要更少的电动汽车重新设计和更低的 400 V 系统成本，同时仍能实现更快的充电。

第三种方法是混合解决方案，涉及能够在充电时的 800 伏电压和放电时的 400 伏电压之间切换的电池系统。其他高压设备保持在 400 伏。这种简单且低成本的解决方案可以实现更快的充电速度，但以 400 伏电压放电意味着无法实现能耗降低。

随着电动汽车制造商从 400 伏切换到 800 伏，我们可能会看到所有三种方法。随着测试程序的发展和 800 伏组件价格的下降，我们可以预期全面过渡到高压架构。对于需要高功率的重型电动汽车，我们甚至可能会看到超过 800 伏的架构。

为什么特斯拉坚持推出800 伏电动汽车

向 800 伏电动汽车的过渡已经在顺利进行。汽车制造商保时捷、现代、Genesis、起亚和奥迪已经提供配备 800 伏电池系统的电动汽车。沃尔沃、Polestar 和 Lotus 也致力于 800 伏架构。日立汽车系统公司 (Hitachi Automotive Systems) 开始批量生产其 800 伏电池系统。

据保时捷称，保时捷 Taycan 是第一款系统电压为 800 伏的量产电动汽车。（图片：保时捷。）

有趣的是，电动汽车先驱特斯拉并未承诺转向 800 伏架构。首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)对这一转变的价值提出了质疑，他表示目前还不值得花费重新设计的成本——至少对于特斯拉 Model Y 和 Model 3 等公司的小型汽车来说是这样。不过，从长远来看，他认为 800 -volt 架构对于大量车辆来说是有意义的。

这可能需要一些时间，但无论如何，电动汽车行业正在转向高压。