读800V车规级碳化硅

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读800V车规级碳化硅

800V架构是全级别车型实现快充的主流选择。对于电池端，快充实质上是提升各电芯所在支路的充电电流，而随着单车带电量超100kWh以上的车型持续推出，电芯数量增加，若仍继续维持400V母线电压规格，电芯并联数量增加，导致母线电流增加，对铜线规格、热管理带来巨大挑战。因此需要改变电池包内电芯串并联结构，减少并联而增加串联，方能在提升支路电流的同时维持母线电流在合理水平。由于串联数量增加，母线端电压将提升。而100kWh电池包实现4C快充所要求的母线电压即为800V左右。为了兼容全级别车型快充功能，800V电气架构成为实现快充的主流选择。

整车：会战高端化，800V车桩并举。2019年豪车品牌保时捷推出全球首款800V车型Taycan 。2020年比亚迪汉采用了 800V架构，2021年上海车展发布的e平台3.0亦搭载800V架构。随后华为、吉利、广汽、小鹏、岚图等Tier1和整车厂/品牌推出了车桩两端的解决方案，以保障快充使用体验。

未来两年高端化是整车厂主战场，军备竞赛开启。补能时间是电动车面临的核心短板之一，升级800V结构有利于实现快充，在短期内形成对中低端车型的差异化竞争力。长期看快充对于中低端车型亦是刚需，800V架构升级具备长期趋势。

零部件与元器件：SiC和负极受益最大，其他部件平滑升级。从目前400V升级至800V ，变化最大的零部件和元器件主要是功率半导体和电池负极。其中SiC基功率半导体由于耐压高、损耗低、开关频率高等优异性能，预计将全面替代Si基功率半导体。

由于快充瓶颈在于负极，如要将目前的1C倍充电率提升至2C，再提升至4C，主流技术包括石墨包覆/掺杂硬碳、硅碳负极。其余部件则需要重新选型，提升耐压等级，但整体来看成本变化平滑。短期来看高压方案比目前方案整车成本增加2%左右，长期看有望低于目前成本，为整车厂推广建立了良好基础。

零部件与元器件：SiC和负极受益最大，

其他部件平滑升级

400V->800V哪些零部件和元器件需要升级？

电控

800V下SiC性能优异，替代Si基功率半导体趋势明确：

SiC基功率半导体相比Si基具备更高耐压等级和开关损耗，以Si-IGBT为例，450V下其耐压为650V，若汽车电气架构升级至800V，考虑开关电压开关过载等因素，对应功率半导体耐压等级需达1200V，而高电压下Si-IGBT的开关/导通损耗急剧升高，面临成本上升而能效下降的问题。

800V下SiC的耐压、开关频率、损耗表现优异，是800V趋势下最大受益元器件。

薄膜电容提升耐压等级，短期内单车价值提升：

薄膜电容的作用是作为直流支撑电容器，从DC-link端吸收高脉冲电流，保护功率半导体。一般一个功率半导体配一个薄膜电容，新能源车上主要用于电机控制器、OBC上，若多电机车型，薄膜电容用量亦会随之增加。另外，在直流快充桩上亦需要一个薄膜电容。

目前薄膜电容ASP为200元，800V趋势下，薄膜电容的ASP需提升约20%。另外短期看，800V会在高端车率先应用，高端车一般采用多电驱配置，提升薄膜电容用量。

电池

负极快充性能要求提升。动力电池快充性能的掣肘在于负极：

一方面石墨材料的层状结构，导致锂离子只能从端面进入，导致离子传输路径长；

另一方面石墨电极电位低，高倍率快充下石墨电极极化大，电位容易降到0V以下而析锂。

解决方法主要有两类：

石墨改性：表面包覆、混合无定型碳，无定型碳内部为高度无序的碳层结构，可以实现Li+的快速嵌入。

硅负极：理论容量高（4200mAh/g，远大于碳材料的372mAh/g），适合快充的本征原因是嵌锂电位高——析锂风险小——可以容忍更大的充电电流。

电机

轴承防腐蚀、绝缘要求增加。轴电压的产生：

电机控制器供电为变频电源，含有高次谐波分量，逆变器、定子绕组、机壳形成回路，产生感应电压，称为共模电压，在此回路上产生高频电流。由于电磁感应原理，电机轴两端形成感应电压，成为轴电压，一般来说无法避免。

转子、电机轴、轴承形成闭合回路，轴承滚珠与滚道内表面为点接触，若轴电压过高，容易击穿油膜后形成回路，轴电流出现导致轴承腐蚀；

800V的逆变器应用SiC，导致电压变化频率高，轴电流增大，轴承防腐蚀要求增加；

同时，由于电压/开关频率增加，800V电机内部的绝缘/EMC防护等级要求提升。

高压直流继电器：高性能要求驱动附加值，

单车价值量提升

性能升级，优势厂商优势明显：作为新能源车高压电流回路的桥梁，升压对连接器的可靠性、体积和电气性能的要求增加，其在机械性能、电气性能、环境性能三方面均将持续提升。

作为中高端产品，电动汽车高压连接器有较高的技术与工艺壁垒。传统燃油车的低压连接器被海外供应商垄断。电动车快速增长打开高压连接器新增量，技术变化要求快速响应，整车平台高压化将进一步提高行业壁垒，国产供应商迎来国产替代机遇。

数量增加，单车价值量有望提升：目前单辆电动车配置15-20个高压连接器，单价在100-250元之间，双电机或大功率驱动电机车型需求量更多。从400V增至800V后，高压连接器将重新选型，增加大功率快充接口及400V到800V的转化接口，带动高压连接器单车价值量上升。

OBC/DCDC：主动元件升级，

短期内受益升压增量

高电压对功率器件提出更高要求，将驱动OBC/DCDC成本短期内攀升：

为满足800v高电压平台在体积、轻量、耐压、耐高温等方面带来的更为严苛的要求，OBC/DCDC等功率器件集成化趋势明显；

同时，预计SiC碳化硅将借助耐高压、耐高温、开关损耗低等优势在功率器件领域进行广泛应用，驱动单车OBC/DCDC价值量提高约10%-20%。

800v高压平台有望为OBC/DCDC带来新增量：

高压平台使车载充电机升级需求增加，为高压OBC提供增量；

同时，为能够适配使用原有400v直流快充桩，搭载800v电压平台新车须配有额外DCDC转换器进行升压，进一步增加对DCDC的需求。

软磁合金粉芯：升压模块

提升用量需求

电感元件主要材料是由金属磁粉芯：

800V体系升级，中短期为了适配现存的400V充电桩，需加装DCDC升压模块，独立升压模块需要额外的电感。单车用量从原来0.5kg提升至约2.7kg；

插混车由于电池容量较小，电压无法通过串联做到400V，对升压DCDC需求更大。一般而言，纯电动/插混单车用量0.5/4kg。

充电桩：高压快充比低压大电流快充

节省约5%成本

相同功率下，由于电流减小，电压由400v到800v仍不需要液冷，未来500A则需要增配液冷系统。

400V-800V车端成本变动平滑，

利好整车厂推广

车端成本来看，高压架构比低压架构成本+2%。

电池端由于负极快充性能提升、BMS复杂程度提升等因素，成本+5%；

从整车部件来看，高压架构在热管理、线缆辅料等部件成本变化小，优于低压高电流架构。

800V受益板块单车价值量与产业链标的：

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来源：电力电子技术与新能源

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首次发布时间：2023-05-30