800V高压系统的驱动力和系统架构分析——为什么是800V高压系统？

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过去一年是新能源汽车市场爆发的一年，据中汽协数据，2021年新能源汽车销售352万辆，同比大幅增长157.5%。新能源汽车技术发展迅速，畅销车辆在动力性能、智能化方面、使用成本等方面相对传统燃油车已取得领先优势。但“长途出行续航不够”和“充电不方便”是当下新能源汽车消费者两大痛点，为了延长续航里程，各大厂商纷纷采取加大电池容量的技术方案，并且提供快充方案能有效的解决充电及续航焦虑，新能源汽车800V高压系统技术由此应运而生。

什么是

800V高压系统?

800V高压系统的称呼源自于整车电气角度。当前主流新能源整车高压电气系统电压范围一般为230V-450V，取中间值400V，笼统称之为400V系统；而伴随着快充应用，整车高压电气系统电压范围达到550-930V，取中间值800V，可笼统称之为800V系统。

800V高压系统的典型特征在于电压平台。快充技术的核心在于提高整车充电功率，要提高整车充电功率，技术手段上要么加大充电流要么提高充电电压，充电电流加大意味着更粗更重的线束、更多的发热量以及更多附属设备瓶颈，而充电电压提升则有更大的设计自由度，这直接推动了400V电压平台向800V电压平台转换。

800V高压系统长什么样，什么性能？我们可以从已经批产的几款800V电动汽车中一窥真容。

2019 年 4 月保时捷 Taycan Turbo S 全球首发，800V全球首款纯电动车型诞生。性能上，最大充电功率可达320kW即一般120kW快充桩的2~3倍；高压动力电池，前驱动电机，后驱动电机，车载充电机和PTC部件均采用了800V电压平台。

2020 年 12 月 2 日，现代汽车集团全球首发了全新电动汽车专用平台 “E-GMP”, 该平台同样可以实现800V功能。性能上，最大充电功率350kW，支持电池充电由10%到80%仅需18min；全部部件包括高压动力电池，前驱动电机，后驱动电机，电池加热器，座舱加热器以及高压空调，均采用了800V电压平台。

采用800V高压系统

比400V系统有什么优势？

第一，充电功率能做到更高，消除充电时间焦虑。业界一般认为500A是车规级线束接插件的极限，更高电流的话电气系统设计复杂度将大幅增加，这意味着400V系统下200kW左右的充电功率会成为很多车辆设计的极限；而800V高压系统可以将极限突破到400kW，这种情况下如果按照长续航车辆电池100kWh@20%-80%充电，仅需9分钟，基本等于传统燃油车加油的时间，完全消除充电时间焦虑。

第二，快充系统成本低。

市面上也出现基于400V系统的快充，但800V高压系统可以在高功率充电应用下做到更低的系统成本。表1显示了400V系统和800V高压系统车辆总成成本的定性比较，更进一步体现为: 短期内800V充电250kW以上充电功率段，长期看800V充电150kW以上充电功率段，800V高压系统有明显的系统成本优势。



表1  快充应用下车辆总成成本

第三，快充充电损耗低。

相比400V系统，800V高压系统充电电流小，电池损耗，线束损耗以及充电桩损耗都可以降低，实现充电节能。

第四，车辆行驶环节能耗低，同等电池容量情况下实现更长的续航里程或者同等续航里程情况下可以实现电池容量削减以及总成成本降低。

相比400V系统，一者800V高压系统电池、电驱以及其他高压部件电流小，相关部件损耗和线束损耗以都可以降低；二者伴随着第三代半导体碳化硅技术的引入，各高压部件尤其是电驱部件的能耗可以大幅降低，实现车辆节能行驶。

为什么使用碳化硅半导体

相比硅半导体更有什么优势？

碳化硅在功率半导体层级有显著性能优势。相比硅半导体，碳化硅的禁带宽度是硅的3倍，使其具备在高温下稳定工作的能力；碳化硅的电场强度是硅的15倍，使其导通阻抗低，导通能耗降低；碳化硅的电子饱和率是硅的2倍，可以有更快的开关速度，开关能耗降低；碳化硅的导热系数是硅的3.5倍，带来更好的散热性能（见图1）。



图1  半导体级别下SiC和Si的比较

这些优势有助于高压部件设计优化和整车优化，主要体现在如下两方面：

第一，碳化硅MOSFET可以大幅提升逆变器效率以及电驱效率，降低整车能耗。

相比400V系统硅IGBT，无论400V系统还是800V高压系统，碳化硅MOSFET逆变器损耗均可以降低50%左右，提升电驱效率继而降低整车能耗。不同级别车辆能耗分析(如图2) 显示：从A00级别到大型SUV级别，碳化硅MOSFET电驱产品可以实现整车电耗降低5%-7%即同等容量电池下续航增加至少5%，看数据可能有点绕，说人话就是省钱。



图2  碳化硅电驱技术对整车能耗影响分析

第二，碳化硅MOSFET在800V高压电驱系统应用中具备几乎无可替代的优势。

随着高耐压的IGBT阻抗升高，频率性能下降，由400V系统升高到800V系统后，在同等频率下，Si-IGBT器件的导通损耗、开关损耗都有显著的上升，如果在800V高压系统领域走硅IGBT技术路线的话，就会出现成本上升但效能下降的问题。所以在当下800V高压电驱领域，碳化硅MOSFET是高效电驱的唯一选项。

800V高压系统备受业界关注，原因简要概括有二：以高功率快充实现为市场卖点，以低成本和高效率系统实现为技术卖点。然而这只是回答了Why, 有碳化硅技术加持的800V高压系统，在实际车辆落地实现时会碰到哪些挑战呢？我们下回分解。

开垦者

对于新能源汽车行业而言，采用800V高压系统技术是应对续航与充电问题的有效手段。基于整车电气角度分析，该系统的称呼指的是整个车载电气系统中使用的电压达到或接近这一电压级别。随着电动汽车技术的进步，提升电压不仅可以提升整车功率和性能，更能够改善电池快充能力。尤其是在提升充电效率与充电能力的同时，还能够维持与现有基础设施的兼容性。因此，随着新能源汽车市场的爆发式增长，800V高压系统技术成为了行业关注的焦点。其系统架构优化是实现强大驱动力、确保安全和系统稳定性发展的关键所在。综上所述，采取这种高电压策略有利于进一步提升电动车的续航里程和充电效率，推动新能源汽车市场的持续发展。

落叶纷飞

关于新能源汽车使用800V高压系统的驱动力和系统架构分析如下：

随着新能源汽车市场的快速增长，消费者对续航里程和充电便利性的需求愈发迫切。为了解决这些痛点，各大汽车厂商纷纷研究新技术。在此背景下，新能源汽车的电气系统需要更高效、更可靠的方案。800V高压系统便是为此而生的一种技术方案。

所谓“800V高压系统”，是指新能源汽车电气系统中使用的电压平台为800V，能够显著提高电机的扭矩响应速度和电机控制精度。与传统400V电压系统相比，这一系统不仅可支持更大功率运行，降低能耗和增加续航能力，更能显著缩短充电时间。随着电力电子技术的发展与提升，系统的可靠性与效率问题得到解决后，“电动汽车更快充电、行驶更远”的需求得以实现。因此，在新能源汽车领域应用前景广阔。

wmwlove

对于新能源汽车行业而言，针对消费者的充电与续航两大痛点，新技术的开发显得至关重要。在这样的背景下，产生了新能源汽车电气架构的新方向：高压系统。当前备受关注的800V高压系统正是这一趋势下的产物。

关于什么是800V高压系统，从汽车工程师的角度来说，这主要指的是在新能源汽车的电气系统中采用更高电压标准的设计。这样的设计主要基于两大考虑：一是提升整车动力性能，二是优化充电效率。具体来说，采用800V高压系统的车辆能够大幅度缩短充电时间，同时提高续航里程，从而有效缓解消费者的充电焦虑。此外，更高的电压系统还能提升整车电气系统的效率和可靠性。因此，随着新能源汽车技术的不断进步，未来高压系统技术将成为新能源汽车领域的重要发展方向之一。

cengjili

关于汽车工程师对于高压系统技术分析和相关看法如下：

在新能源汽车领域，当前技术和市场的焦点聚焦于能够显著提升续航与充电效率的800V高压系统技术。这种技术的命名源自整车电气系统的工作电压达到了这一标准。为了满足消费者对于续航里程和充电便利性的双重需求，提高高压系统的电压水平是一种高效的解决方式。此举旨在大幅提高电动车型的能效与稳定性，保障供电的稳定与安全。而随着材料的创新、电路设计理念的优化和高效组件的运用，这一系列变化为我们迈向更为出色的电动出行未来奠定了基础。具体该系统的实际应用前景与系统架构将依赖于其设计方案的专业性以及厂商的创新力，这些都需要通过大量的研究和测试来验证其可靠性。随着技术的不断进步，我们有理由相信未来的新能源汽车将更为出色地满足消费者的需求。