800V架构带动供应链升级,这些零部件迎来增长机遇。

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电子发烧友网报道(文/梁浩斌)在高压快充以及续航里程的需求下,800V平台已经是现阶段电动汽车的主流发展方向。在电子发烧友此前的不完全统计中,截至今年11月,全球范围内已经发布的800V平台车型共有15款,其中有12款已经实现量产上市。而按照多家车企的规划,明年将会有更多搭载800V平台的车型上市。

由于800V平台相比以往的电动汽车系统电压提升了近一倍,在从以往的400V升级至800V的过程中,由于高电压带来的绝缘性能、器件耐压等新需求,供应链厂商需要针对800V平台重新开发新的零部件。随着终端车企的800V架构加速落地,也将会带来新一轮的产业链升级。

800V架构的几种不同方案

目前来看,由于要考虑到兼容主流的400V直流充电桩,电动汽车高压架构主要有几种形式。

早期,800V架构主要是为了实现高压快充,达到更高的充电功率,将动力电池设计为800V。但与此同时,为了推进落地进度,其他部分继续沿用400V的部件,包括主驱电机电控、PTC、空调压缩机等,都无需进行重新适配。

当然,动力电池的电压翻倍了,如果要使其他部件正常使用,就需要增加额外的DC-DC,实现 400V 部件与 800V 动力电池之间的电压转换,并兼容400V 直流充电桩。总体而言,这个方案只升级动力电池,其余部分沿用400V架构的同时仅增加400V-800V的 DC-DC,减少对整车电气架构的改动,加快产品上市周期。但这样的形式额外增加了DC-DC,增加整车重量的同时,频繁的电压转换也会放大能量损耗,导致整车能耗升高。

而随着供应商对800V高压架构的适配开发,多种零部件都已经有适配800V的产品推出。比如美的威灵汽车部件今年推出了800V的SiC碳化硅12000rpm高转速电动压缩机,用于电动汽车热管理系统,已经被搭载在小鹏G9上。

因此,目前推出的800V架构车型已经普遍采用全车800V电压架构,所有高压零部件都已经采用了支持800V电压的部件。这能够有效降低整车能耗,安全方面也更具可靠性。

而全车800V电压架构的方案中,为了兼容400V直流充电桩,又有两种方案。一是增加400V-800V的DC-DC升压模块,二是复用主驱逆变器系统进行升压。从目前市售车型来看,出于对成本考虑,复用主驱逆变器进行升压是主流的技术路线。

另外还有双400V电池组的方案,这种方案比较巧妙,在使用800V充电桩时,两组电池组串联为800V,而放电时电池组并联变成400V,两种模式通过继电器切换,这样在车辆电气架构上也可以沿用之前的400V方案,不需要400V高压零部件重新对800V进行适配。

但双电池组存在的问题就更大了。首先从电池组的角度去看,电池需要特殊改动和设计,两个电池组可能有不同阻抗和温度条件,可能导致充电状态不平衡,这对BMS电池管理系统的要求极高。不过从成本的角度来看,对比以往400V的架构,双400V电池组构成800V架构的方案增加的成本较低,整车需要改动的地方也较少。

所以,从目前推出的800V架构车型所选择的方案来看,全车800V的电压架构才是未来市场的主流,而这将带动上游供应链也整体从400V往800V的方向发展。

哪些零部件迎来升级契机?

电机:在800V架构中,主要的电机包括主驱和压缩机,其余部分的电机比如控制车窗、门把等的电机则在12V的座舱电气架构内。在800V高压环境下,电机会产生轴承电腐蚀和绕组局部放电的问题,对电机绝缘能力、轴承防腐蚀的要求提升。

在这样的要求下,电机主要有两种发展趋势:扁线电机取代圆线电机、油冷取代水冷。扁线电机除了效率较高、功率密度可以更高等,还可以缓解轴承腐蚀的问题。而油冷电机由于油的绝缘性能好,可以直接导入到电机内部进行散热,且提高电机的绝缘能力。

在全球第一款800V架构车型保时捷Taycan研发之初,就遇到了市面上找不到800V压缩机的问题,于是最后采用了400V压缩机加800V-400V DC-DC的方案。而如今随着供应链厂商陆续推出800V 车用压缩机,比如博泽汽车、威灵电机、日本三电等都已经有800V的车用压缩机产品推出。

电机驱动系统:在800V电机驱动系统中,往往采用SiC功率器件和模块,相比以往400V架构上广泛应用的IGBT,SiC功率密度大,体积小,损耗低,同时能够适应更高电压的工作环境。目前新能源汽车中部分400V架构车型已经在主驱上采用SiC器件,以提高系统效率,而到了800V架构上,SiC就几乎会成为刚需。不仅是主驱,美的威灵此前为小鹏G9供应的800V电动压缩机驱动系统上就采用了SiC器件。

高压继电器:继电器是一种用小电流控制大电流运作的开关,在电路中起到自动调节、转换电路、安全保护等作用。在800V架构中,对继电器的耐压、载流能力等要求有所提高,预计800V架构下单车高压继电器的价值量要相比400V高出40%左右。

高压连接器:在当前主流的400V架构下,电动汽车整车一般需要15-20个高压连接器。800V架构电压翻倍式增长,虽然同功率下电流降低也降低了线束的直径和重量,但对连接器来说依然提出了更高的要求。高压连接器在动力电池、OBC、DC-DC等高压单元中广泛被应用,而800V架构对连接器的可靠性、机械性能、绝缘性能、电气性能等都有更高要求,整车价值量相比400V可能提高50%-60%。

薄膜电容:薄膜电容主要起到滤波的作用,在电驱系统、电源管理、OBC等场景中都有大量应用。800V架构的升级对薄膜电容的需求量会有大幅增长,预计单车价值量能提升20%左右。

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