设计 800V 汽车架构时的注意事项

消费者追求快速充电，而且越快越好。对于将电动汽车主要用于通勤的消费者，即使他们通常在夜间对汽车进行慢充，也希望能够在必要时使用直流快速充电 站给电池充电，使电池在 15 分钟或更短时间内达到 80% 的荷电状态。’

为了满足消费者期望，OEM（整车制造商）愈发关注 800V 汽车架构，基础设施提供商也在升级其充电网络以支持该架构。但是，转向 800V 意味着在汽车架构的某些方面会有一些不同。

物理挑战

要对电动汽车进行更快速地充电，只有两种方法：要么增加电流，要么提高电压。

如果增加电流，那么汽车中传输电流的所有线缆和连接器都必须增大尺寸，以便降低电阻。由于热损耗与电流的平方成正比，因此先进的冷却技术 也必须加以实施。增大零部件尺寸也会增加重量，进而影响汽车续航里程，并且所有这些因素都会增加材料成本。

相比之下，提高电压则可以在保持相同功率的前提下降低所需电流，从而实现截然相反的效果：所有传输电流的部件都变得更小、更轻，包括汽车充电所用的线缆、连接器、电机和 充电枪。

热损耗减少了，所以热控系统可以简化，并缩小冷却泵、冷却压缩机和散热器的尺寸。

鉴于上述原因，提高电压的方法对于提高电池充放电功率而言更具成本效益。

在某种程度上，提高电压确实是唯一的选择，因为充电插座的针脚尺寸是固定的，无法加大尺寸来适应更高的电流。

现如今，400V 架构是标准配置。对于提供约 350A 电流的 150kW 快速充电站，理论上，它可以在不到 30 分钟的时间内将 60kWh 电动汽车电池的荷电状态从 20% 提高到 80%。将充电时间缩短至 15 分钟或更短的最直接方法是，只需将电压加倍至 800V，同时保持相同的电流水平，这样总功率便达到 300kW。

设计差异

当然，800V 电池很少在精确的 800V 电压下工作 — 它的工作电压范围在 440V 至 900V 之间。电压范围取决于电池中电芯的数量和类型以及串联数量。任一特定时点的电池电压取决于电池的荷电状态：越接近满电量，则电池电压越高。’

然而，使用在上述电压范围内工作的电池时，整个充电线束和动力总成必须设计为能承受 800V 电压。这意味着导体之间的距离（包括爬电距离和电气间隙）都必须更大，以防产生电弧放电（随着电压升高，这种现象更易发生）。此外，绝缘层必须更厚，不过，其重量和成本远低于其所保护的铜材。

另一个需要考量的点是用于电池功率传输的 电力电子系统。在 400V 电压下，硅功率器件可用于电子设备，但高于 400V 时，其工作效率开始降低。在 800V 应用中，为了最大程度的降低损耗，必须使用更昂贵的碳化硅。

车载充电器 必须设计成能够将低至 110V 的交流输入，升压至与 800V 电池相匹配的电压。类似的，当只有 400V 直流快速充电系统时，需要使用一个直流-直流转换器 将输入电压升压至与 800V 电池相匹配的电压。

为了适应电池的宽电压范围，电力电子器件必须与电池管理软件通信，确定所需的电压设定点和当前的充放电容量，然后利用纳秒级控制技术实时转换电源输入。这些控制措施可确保，即使在高达 1000V 的电压瞬态下，也能安全高效地进行功率转换。

平衡

对架构设计进行上述变更后，OEM 能在有效管理系统成本的同时，将其车辆的充电速率翻倍。’此外，汽车电池将能够在 800V 电压下连续提供高功率，使车辆在连续进行多次高速加速时更加轻松自如。

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