高端电动车“必经之路”？解读800V高压系统普及进度

从保时捷开始量产Taycan以后，800V系统就逐步进入高端化的定义。随着今年中国电动汽车“去水化”（B端和公用采购渠道的量少了），像中国这样的电动汽车市场逐步成熟化，能够站住潮头是非常关键的。本文一方面探讨现有的800V系统的普及速度，一方面也探讨一下电池系统设计，特别是能量扩展和第三代半导体SiC导入的关系。

Part 1：800V的系统在高端车型里普及速度

800V的SiC系统一方面是各个地方（车企）在研究，还有就是在纯电动赛车Formula E中是标准配置，车企通过赛车收集这类“死贵”的、面向超高速的技术的使用极限。

1）从需求角度来看

前几日，Delphi宣布它拿到了欧洲豪华车企的下一代电动汽车的800V驱动系统逆变器订单。按照Delphi的说法，目前已经或得欧洲3/4的豪华OEM的订单（Porsche、Audi、Benz、BMW）。

比起欧洲车企虽然开始800V比较早，在美国这边，新势力车企Lucid Motors的新车Lucid Air预计2021年开始交付了；而后续通用的800V系统，特别是高压化的纯电动卡车是和Tesla的皮卡竞争的筹码；现代起亚也纷纷在自己的高端化BEV上搞起了800V系统，不过这几家的高压逆变器供应商是谁还没有宣布。从中国市场来看，比亚迪在汉EV上是首次使用SiC做高压系统，之前所做的600-700V的系统是基于IGBT的，现在在这个基础上前后轴配不同的驱动系统，作为尝试。

图1?800V的故事刚刚开始

在Cree的投资日报告里面，福特也在测试，也就是围绕美国的这个SiC资源，美国电动汽车制造企业在下一代电动汽车方面的规划都是围绕这个比较强的点去做的。自从特斯拉在Model 3的逆变器和车载充电机上使用以后，IGBT模块在高端车上似乎不香了。

图2?福特使用Cree的SiC模块的测试结果

2）从供应角度来看

2019年5月，Cree公司开始了一项耗资10亿美元、历时5年多的工厂优化计划，以纽约州马西（莫霍克谷）的200mm SiC晶圆自动化制造工厂为支撑，加上达勒姆的美国园区总部正在进行的“超大型材料”工厂扩建，整个计划在2022年投产。

图3?Cree的供给情况

Part 2：高压化带来对系统的配置差异

从目前来看，大概做到110-112串是极限了，正常的电压在418V左右，高电压状态是往上接近IGBT使用电压的极限。由于两个方向的考虑，比拼下一代电池的续航和充电速度两个特性，想要达到比较好的结果，电压就是需要往上调。

现在的问题主要有两个：

1）SiC 可靠供应问题：这个活不是那么容易做的，特别是在高性能汽车里面，怎么弄都是很恶劣的工况，前段时间某企业用SiC在车载充电机里面，弄不好可能用一年就会批量出问题，这不是开玩笑的事情。

2）SiC的价格问题：虽然大家都做高端跑点量没问题，但是架不住现在的趋势大家都要去抢高端抢供应，从价格预测来看是产能供给上去了，有很大的降价空间，但是需求也是爆发式的。

小结：我觉得现在BEV应用最后落到实处，就是电池和功率模块两个核心供应瓶颈点，在这个链条再往上都涉及到材料，趋势是这样的，怎么保证资源和技术的获取又是个故事了。

图｜网络及相关截图

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

易车原创 提起美的各位可能对于他们的空调、冰箱和洗衣机等家电赞不绝口，毕竟是国人十分信赖的家电品牌，但今天我可能能要颠覆一下你的认知，其实美的在新能源车领域也有着十分深厚的技术底蕴，当然这里并不是要爆料美的要造车了，而是聊聊美的在新能源车零部件领域深耕数年后的一些成果，美的深知目前各大综合集团、汽车厂商、科技企业以及互联网公司纷纷入局新能源汽车市场，引起了一阵“造车”热的浪潮。然而在这场热潮中，真正能够杀出重围、实现稳定占位的企业其实并不多。因此美的的战略布局是发挥出自身在家电零部件产业多年来积累的经验和技术，在汽车行业中寻求更广阔的市场机会，用自身的优势解决一些行业内的痛点。

因此早在2018年5月18日，威灵汽车部件公司就正式成立了，该公司隶属于美的工业技术旗下，此次我们也将着重说说美的威灵汽车部件公司将带给新能源产业哪些新的惊喜。 

近日，在美的第27界科技月的现场美的威灵就发布了覆盖新能源车的核心部件，其中一个重磅产品就是800V SiC碳化硅12,000rpm高转速电动压缩机。想必各位看完这一长串名字一定会有关掉这篇文章的冲动，别急！听我给你拆解一下，其实非常好理解，并且这款产品真的是和像你我一样的电车爱好者息息相关的。

01 800V是什么？SiC碳化硅又是什么？

要知道充电慢已经成为了许多电动车用户的一大痛点也是劝退很多用户想要尝试电动车的罪魁祸首，虽然目前也有换电技术能极大提高补能效率，但由于成本高、推广难度大等原因制约着其发展。因此快充是目前发展潜力最大也是最可能成为主流的一种解决方案。

首先我们要知道充电快慢是由充电功率决定的，那么我们回想一下高中的物理知识，功率=电压×电流，即P=U*I，所以想要提高充电功率的途径只有两条，要么增大电压，要么提高电流。

先简单说一下大电流派，这个流派最大的难点就是由于电流升高导致的发热问题，同样引入发热公式：Q=I^2Rt，可以看到发热量会随电流的提升而呈指数倍的增长，因此如何散热成为了发展难题。

那么接下来说回主题800V高电压平台。传统的电压平台一般是400V，高压平台目前是将电压提升到800V甚至更高水平，高电压可以有效解决大电流的发热问题，但低电流+高电压需要配套高压充电桩和车端的高压适配方案。

充电端：充电q、接触器、线束、熔丝等部件要更换升级成耐高压材料。

车端：车辆本身的动力电池，空调压缩机、电驱动、PTC、OBC、DC/DC等面向高压平台的零部件都要进行新的设计和调整，以适应新的高压平台。

充电端的升级还好说，但是车端的元器件升级则需要新的技术支持才能实现。之前说到大电流的难题是发热问题，那么高电压的限制因素就是目前车规级的元器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即绝缘栅双极型晶体管。它的耐高压能力不足，因此就需要选取新的能耐高压的材料来替代现有部件，这个新材料就是SiC碳化硅。

到此，800V和SiC碳化硅是什么意思各位应该清楚了吧？美的威灵这次带来的新产品简单来说就是适配于800V高压平台的重要车端零部件。这款产品的面世不是简单的创新而是实际可量产应用的，目前许多车企虽然鼓吹800V高压平台这一概念，但实际上，车内还是装了一个DC/DC转换器。整车虽然搭载一个800V电池组，但在电池组和其他高压部件之间增加了一个额外的 DC/DC 将800V电压降至400V，这样一来车上其他高压部件还是采用400V电压平台。例如保时捷首款电动跑车Taycan就是采用的这个方案。因此美的威灵作为一个零部件供应商并不是在炒概念，而是试图让车企口中的概念逐渐成为现实。接下来咱就聊聊美的威灵的这款产品具备哪些优势，又能在哪些方面帮助车企尽早实现800V上车自由呢？

02 美的威灵的产品优势及产品布局

前面我们解释了800V和碳化硅的概念，接下来咱就仔细说说美的威灵这款产品到底有哪些优势。首先800V SiC 碳化硅 12,000rpm高转速电动压缩机是美的在热管理领域的一大突破性产品，并且首先在全球范围实现了量产，不仅如此，这款产品还具备以下五大优势特征：

1.超快充：从电压角度出发，正如前文所说目前800V平台的供应链不全，许多零部件，如OBC、PTC、空调系统等仍停留在400V平台。因此美的威灵此次发布的800V压缩机成功填补了800V供应链中的巨大空缺，真正提升了整车快充效率。它的应用还帮助去除了车内的DC/DC转换器，降低了新能源车的损坏机率和零部件占用空间，使800V平台的高能效得到充分利用和体现。威灵在行业内率先开始研发和使用SiC碳化硅电控方案，其 “高频率、高效率、耐高温、高导热” 的特征，在25%的负载下实现比IGBT损耗降低80%的优异表现。

2.超静音：要知道许多人选择电动车的一大原因也是开起来安静，没有发动机那种震耳的噪声，因此美的的压缩机同样要把静音做到极致，通过团队多年实践积累研发的人耳无感刚度无损高功率密度电机，使噪音降低了5-10dB，振动下降了50% 。采用全方位NVH优化技术实现20k高载频，相比原来提升了25%。

3.超经济：众所周知电动车要想提升续航的一大关键就是减重，那么如何从零部件下手减轻重量最终实现整车减重呢？美的威灵独创了交叠分块电机专利技术，使电机功率密度提升20%。同时通过运用高强度铝合金和行业首创的1维及3维联合仿真技术，使整体重量再减少1kg ，从而降低整体能耗，提升了续航里程。

4超可靠：美的威灵专注于碳化硅SiC半导体应用技术，从软件到硬件实现全面突破，攻克了800V高载频浮点算法平台技术难题，耐压达4.3kV，相比之前IGBT提升了40%，Ns级可靠保护，达400%绝缘安全冗余度，高槽满率实现零线伤。可见碳化硅SiC半导体虽然目前成本相对较高但也确实在安全方面凸显了它的优势所在。

5.超转速：美的威灵采用全新油路油分方案使转速首次突破12,000rpm ，达到420~12,000rpm宽范围。以提升压缩机转速的解决方案代替市场中普遍使用的体积大、重量大的大排量压缩机，率先从8,000转提升至12,000转，最大程度缩小压缩机体积和重量，满足超快充要求的同时增强了用户驾驶的舒适性。

以上就是美的这款压缩机的五大优势，你以为这就完了吗？要知道这款压缩机只是美的威灵在热管理领域的其中一环，但美的威灵此次给我们展现的是一个更加全面且完备的产品矩阵。他们不仅在热管理领域有着突破性的产品，在电驱动系统以及底盘执行系统中也有所建树。

首先在热管理系统中，800V SiC 12,000rpm高转速电动压缩机可以说是整个系统的“心脏”，要知道美的集团一年生产电动压缩机可达1.5亿台，这个产能水平为美的威灵汽车部件提供了绝对优势。

另外众所周知电动车在冬季续航里程会大打折扣，原因在于电池在低温情况下化学活性会降低，可用电量减少，加之电动车与传统燃油车不一样，不能利用发动机余热辅助车内供暖，因此电动车要想维持舒适的车内温度只能依靠电供暖系统。这对于本来冬季续航就不够的电车而言更是雪上加霜的一击。因此有的车主为了保持续航，只能放弃使用暖气，电动车活活成了一辆“电冻”车。

为了解决这一痛点，威灵电动压缩机也提出了全新的解决方案。那就是具有低温高效制热能力的CO2转子式电动压缩机，这款产品在-30°C低温环境下仍能维持高能效（即COP能效比=2）制热，有效缓解续航衰减，相比传统热泵续航里程提升了20%，这一创新为新能源车行业解决了车辆冬日续航里程大幅降低的痛点；

其次电驱动系统，这一系统中包含多合一电机、扁线电机等；其中扁线驱动电机（高速、油冷、800V）是基于美的集团30余年来积累的油冷系统和800V电动压缩机的研发、量产经验，实现并应用了20krpm的转速水平和扁线电机技术、最大程度强化了整车驱动力和用户驾驶体验；

最后底盘执行系统相关产品中，包括转向/刹车电机、EPS电机及控制器、电子水泵、电子油泵等。其中EPS作为自动驾驶其中的重要一环，对静音、高灵敏度以及助力输出的适应性都提出了极高的要求，威灵EPS电机不仅满足了这三项严苛要求，同时还具备结构紧凑、可靠性高的特点。

可见美的威灵此次的科技月活动确实向我们展示了一个全方位且立体的产品矩阵和布局，也要让我们意识到新能源汽车不是整天拼算力或是比谁激光雷达多才是好，把最基础的电动车性能和续航做好才是最实在且有用的。

03 大电流和高电压谁将成为主流？

前面我们提到要想提高充电速度就只有增大电流或者提高电压两种技术路线，那么这两派到底谁会笑到最后呢？或者说二者本就面向不同的客户群体不存在非此即彼的选择？其实我把这两大派系的代表车企列举出来各位自会发现一些端倪。

首先大电流派的代表企业就是特斯拉，众所周知特斯拉近年来走的路线就是亲民路线，价格随偶有波动，但主打的车型价格还是维持在了一个比较低的价位的，例如特斯拉主张的一体压铸技术也是为了减少零部件数量从而实现整车成本下降的，因此虽然特斯拉也想实现充电速度的不断提升，但目前高电压所带来的的整体零部件成本上涨是和他们的发展战略背道而驰的，因此特斯拉不得不先选择大电流派，虽然发热量是一个难题但它们找到了相应的解决方案，特斯拉应用水冷充电q以及多种热管理配合使得发热问题得以解决。

其次说到主张高电压的代表车企，它就是保时捷，前面我们提到保时捷是800V高压平台的开创企业，除了我们前面提到保时捷的Taycan已经使用了800V高压平台，其实许多国产品牌也在加速布局。例如像新上市的小鹏G9就搭载了800V SiC平台，并配合480Kw高压超充桩。

长城沙龙机甲龙也支持高压平台，另外像比亚迪、东风岚图、吉利汽车、广汽埃安、理想汽车、问界汽车等众多品牌都将加入到高压平台的阵营当中。但相比之下，无论是保时捷还是我们国产的这些品牌，选取800V高压平台的一大目的还是为了打造高端且保障更加安全的充电体验，因此高电压平台定位的车型也是偏中高端的，但利好消息是，碳化硅的价格在近年来也有逐步下探的趋势，从以往是IGBT10倍的价格到如今

---