400V到800V：整车高压电气设计有哪些变化？

实现快充，或更快的百公里加速（大功率输出），从最基本的物理原理来看只有两种途径：一是采用大电流，二是采用高电压。（物理原理公式为P=UI）

特斯拉是前者的代表，保时捷是后者的代表。

大电流的问题在于提高电流后，发热量平方倍增加，导线横截面也增大（变粗），带来电动汽车最头疼的两个问题：耗电能大幅增加（从而减少续航里程），重量增加（导线等变重，从而增大能耗）。

高电压可以避免这两个问题。但高电压技术不是单纯的抬高电压，它同时对整个车上的相关高压部件(如下图所示)提出了新的要求，意味着已有的400V平台上的产品可能需要重新设计，这对800V的推广带来了阻力：整车厂往往不愿意为此大动干戈，调整众多的电气设计。

因此，800V电压技术也是个系统工程，这里就重点探讨下一些关键电气性能的变化，比如温升、绝缘配合（电气间隙/爬电距离/绝缘阻值）、EMC/EMI和电弧。

电流/温升：

从下图的测试（30分钟行驶，20分钟充电）可以看出，在行驶过程中最大的峰值电流为750A，但均方根电流为230A，温升最高约为95˚C；在随后的充电中，最大电流为500A，均方根电流达到350A，温度也快速升至140 ˚C（此后充电电流降至400A）。

理论上来说，对于同样的功率需求，800V电流输出为400V的一半，从而产热为400V的1/4，但对于电连接来说，同样的电流在连接电阻不变的情况下，二者没有区别。

电气间隙与爬电距离：

400V和800V都属于B级电压，不过根据LV123标准的划分，800V属于HV_3级，400V属于HV_2a级。

根据IEC 60664-1，这对电气间隙没有影响，二者相同；但对于爬电距离会有所不同，在同样二级污染，绝缘材料为1级的条件下，爬电距离将由400V的210mm增加到420mm；绝缘阻值的要求也同样变化，如果以LV123的标准，将由400V的25MΩ(500V测试电压)，增加到50 MΩ（1000V测试电压）。

材料：

对于400V和800V来说，没有区别，都应能在−40到140 ˚C下工作，同时还要满足不同设计的具体要求。

EMC/EMI：

电磁干扰与屏蔽主要是在DC/AC逆变的过程中发生的，根据相关的公式（见下图），高频的影响会加倍（包括gradients of the current、voltage transients、shield peak currents、high-frequencyinterference components），而低频的影响基本不变。

电弧：

高电压带来的电弧问题可能是最为严重的，与400V相比，800V的条件下，电弧在空气中最大的拉弧长度将翻倍，由原来的210mm增大至420mm；在30 mΩ短路的情况下，400V平台在断开过程可产生1.2 MW的功率输出，而800V平台则将达到5MW。

因此，800V平台必须有更安全可靠的灭弧，尤其是在开关进行通、断时，这对熔断器、继电器等提出了更高要求。

从以上几点的分析能够看出，800V电压技术在没有成熟和丰富的供应链之前，其成本应该高很多，而且整车企业也需要做大量的调整和验证，这都需要时间和成本，相比之下，大电流的技术成熟，配套厂家也多。

变革是有代价的，也将是痛苦的，面对未来又不得不为之，大胆地拥抱新技术才不至于被动淘汰。

---