新能源汽車向800V高壓平臺(tái)轉(zhuǎn)換對(duì)電子元器件產(chǎn)品的影響

（文/程文智）新能源汽車這兩年銷量是節(jié)節(jié)攀升，其技術(shù)發(fā)展也是日新月異，很多以前在科幻電影中才會(huì)見到的酷炫技術(shù)開始被汽車廠商采用，比如抬頭顯示、超大屏幕、自動(dòng)駕駛等等。最近對(duì)于800V高壓平臺(tái)成為了一個(gè)熱議的話題，不少車企已經(jīng)推出，或即將推出800V平臺(tái)的新能源汽車。

800V高壓平臺(tái)儼然成為了一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，那么升級(jí)800V高壓平臺(tái)后，汽車上的電子元器件產(chǎn)品需要有哪些改變呢？據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，升級(jí)800V后，電機(jī)、功率半導(dǎo)體、保險(xiǎn)絲、連接器，以及高壓線束方面都會(huì)有一定的影響。接下來讓我們逐個(gè)看看。

電機(jī)的變化

新能源汽車中最重要的是一個(gè)零部件就是電機(jī)，它的汽車的動(dòng)力來源。一般來說，電機(jī)整體體積跟電機(jī)的扭矩成正比，功率不變的話，扭矩越小，體積也將越小，相應(yīng)的重量也就越小了。升級(jí)到800V以后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以做到2萬轉(zhuǎn)，扭矩就可以做小，這樣汽車電機(jī)的用銅和鋁的量就會(huì)減少。

電機(jī)的導(dǎo)線外面有一層絕緣漆，隨著電壓升級(jí)到800V，對(duì)絕緣漆的材料和厚度有更高的要求。另外，800V電機(jī)對(duì)絕緣紙（銅線和硅鋼片之間的介質(zhì)）和安全距離也提出了更高的要求。這些要求會(huì)帶來零部件的升級(jí)，電機(jī)成本上升。同時(shí)電壓的升高會(huì)帶來電流的提升和溫度的提高，所以800V電機(jī)大部分供應(yīng)商都會(huì)選擇使用油冷技術(shù)。由于電機(jī)體積更小以及散熱效率的更高要求，供應(yīng)商更偏好油冷技術(shù)的均勻散熱特點(diǎn)以及高效的散熱效率。

不過，電機(jī)的成本主要是用銅量和鋁量來核算的，耐壓材料（高耐壓絕緣漆）的占比比較少，而800V平臺(tái)的電機(jī)銅的成本大約會(huì)減少一半，鋁殼用量也會(huì)降低，因此，電機(jī)的總體成本可以下降。

在電機(jī)供應(yīng)商方面，國(guó)際廠商有博世、聯(lián)合電子、大陸、法雷奧、博格華納等，國(guó)內(nèi)有方正在做800V電機(jī)和扁線電機(jī)。但是國(guó)際廠商的節(jié)奏會(huì)比國(guó)內(nèi)廠商慢，響應(yīng)速度慢。此外，國(guó)內(nèi)還有匯川、精進(jìn)電動(dòng)、華域電動(dòng)也在做扁線電機(jī)。

功率半導(dǎo)體成本會(huì)有所上升

電動(dòng)汽車中另一個(gè)核心部件是電機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的CPU、電流電壓采樣的傳感器等元件都需要用到電源，這些電源很多都是從母線獲取的，如今升級(jí)到了800V之后，母線電壓也變成了800V，此時(shí)需要從800V轉(zhuǎn)低壓（12V或48V）。

此外，一些輔助系統(tǒng)，比如OBC充電、DC/DC、12V系統(tǒng)、信號(hào)、娛樂、音響等需要用到電源的地方，也需要相應(yīng)的升級(jí)，比如耐壓需要更高等。用到的器件的成本會(huì)有一定的提升，有業(yè)內(nèi)人士估計(jì)成本提升在20%~30%之間。

其實(shí)，升級(jí)到800V平臺(tái)，最重要的一個(gè)升級(jí)就是電驅(qū)，其中，SiC的使用是電驅(qū)升級(jí)的核心要點(diǎn)。從SiC本身的特性來說：

1）耐高溫能力更強(qiáng)（可在200度條件下正常工作，傳統(tǒng)硅基IGBT一般只能在175度以下工作，因此對(duì)冷卻系統(tǒng)要求更低）；
2）耐壓特性特別好；
3）低開關(guān)損耗（IGBT拖尾損耗更高）。

目前主流還是400-500V電壓平臺(tái)，未來上800V推快充是為了解決電動(dòng)車的兩個(gè)核心問題：

1）里程焦慮；
2）充電速度慢（理想ONE增程式，小鵬G9高電壓，蔚來換電）。
在傳統(tǒng)400V電壓平臺(tái)下，特斯拉推出250kW的超級(jí)快充；在800V平臺(tái)下，小鵬最新推出400kW快充，充電效率達(dá)到5C，10分鐘能充400公里。

在功率模塊上，雖然硅也能做1000V以上的應(yīng)用，但是SiC可以做到1700V，采用SiC后，功率模塊的體積可以做得更小、功率密度更高。不過，目前750V的條件下，硅基IGBT應(yīng)用的成本邊際效應(yīng)比SiC明顯，但功率和電壓變高后，1200V的SiC更具優(yōu)勢(shì)。

碳化硅與硅基IGBT應(yīng)用成本對(duì)比：

1）從逆變器角度說，碳化硅逆變器本身模塊價(jià)格是硅基的2-3倍（英飛凌HPD 1000-1500元，碳化硅4500元）。
2）碳化硅應(yīng)用后，系統(tǒng)成本更低（對(duì)于整車廠而言，應(yīng)用碳化硅不會(huì)單一考慮功率器件成本，更重要的是考慮整車成本變化）：
①以80kWh電池為例，應(yīng)用碳化硅后，NEDC續(xù)航里程可以提升4-5%（有的材料說能做到提升10%，但實(shí)際可能沒有那么高），即節(jié)約電池4-5kWh（10%提升的話能節(jié)省8kWh）。近十幾年來，電動(dòng)車電池成本已經(jīng)下降了80%，目前是130多美元1kWh（不到1000元）。運(yùn)用碳化硅后，電池體積更小、重量更輕，預(yù)計(jì)電池端成本可以降3000-4000元；
②冷卻系統(tǒng)降1000元；
③綜合碳化硅應(yīng)用成本上升以及其他系統(tǒng)成本變化，預(yù)計(jì)整車系統(tǒng)成本能夠降低2000-3000元。

也就是說，未來高壓平臺(tái)采用SiC器件的數(shù)量將會(huì)更多，當(dāng)然，這還需要看SiC的產(chǎn)能情況。

線纜、連接器和熔斷器成本變化

在高壓情況下，熔斷絲和高壓繼電器的內(nèi)部并沒有本質(zhì)的差異，400V和800V耐壓值在工業(yè)應(yīng)用中都屬于低壓用帶你系統(tǒng)，原材料的變化不會(huì)很大。

在線纜方面，分為電源線和控制線。在電源線中，銅在電纜當(dāng)中的成本比例以前在40%-50%，升級(jí)800V后，功率不變，電流將會(huì)降低一半，發(fā)熱量只有原來的1/4。假設(shè)原來10塊錢的線，銅占5塊錢，現(xiàn)在銅占2.5元，原來絕緣占5元，現(xiàn)在占6元。整體來看線纜就變成8.5元，大概有15%的降幅。

控制線又分兩種，一種叫高速控制線，比如通信線纜，與CPU和攝像頭、自動(dòng)駕駛相連，那種線價(jià)值量非常高，一根將近1000元。另一種是普通控制線，控制門窗、空調(diào)，此類控制線1米也就幾毛錢。這個(gè)成本不好估算，一般業(yè)內(nèi)的估計(jì)方法是看線纜的單價(jià)多少，大概估一下一個(gè)車用幾百米。20萬的汽油車，這種普通控制線大概2-3KM，一米幾毛錢，總成本1000-2000元。

連接器會(huì)在接觸電阻鍍金或鍍銀，未來做成低接觸電阻，產(chǎn)品做小，技術(shù)含量提高，整個(gè)里面的用材減少了，同時(shí)電流變小，散熱需求小，不需要單獨(dú)加冷卻系統(tǒng)，價(jià)值量也會(huì)下降。假設(shè)原來100安培的連接器，原來400V現(xiàn)在800V，那么原來是400KW，現(xiàn)在是800KW，就不會(huì)把導(dǎo)體的用量減小，因?yàn)檫€是100安培。這部分的連接器一般來說成本會(huì)上升，會(huì)有20%-30%的上升。

另外，電容成本會(huì)上升，比如濾波電容基本0.5毫法、400V在300-400元，如果換成800V，價(jià)格可能上升到500多元。