2023年新能源汽车行业专题报告：800V加速推广，将带动车端电气系统与充电体系升级

一、800V 快充车型有望快速推广

1、高电压方案可更好实现快充，减小补能焦虑

随着锂电池性能的提升，电车续航能力普遍达到了比较好的水平，电动车补能 速度正在成为新的消费痛点。目前大部分电动车充电倍率在 1C-2C 之间，充电 时长仍然比较长，近几年开始有部分车企开始推 4C 充电。快充的本质是提升充 电功率，目前有增大充电电流和提高充电电压这两种路线，具体来看： 大电流快充可支持 200kW 级快充，充电 10 分钟可续航 200-300km。根据国家 推荐标准《电动汽车传导充电系统》，搭载 400V 电压平台时，100kW 级功率 充电 10min 大约补充 16.7kWh 的电量，对应续航约 100km（假设百公里耗电 量 13kWh）。当充电电流提升至 500A 以上时，充电功率可以达到 200kW 级， 充电 10min 补充电量约 33kWh，对应续航约 200-300km（假设百公里耗电量 13kWh），有效提高充电效率，缓解充电焦虑。由于电气系统设计的限制，电 流在超过 500A 以后很难再继续提升。为了突破 200KW 级快充的限制，比较经 济的解决方式就是提高电压。

高电压快充可实现 400kW 级超充，充电 5 分钟可续航 200-300km，同时高压 架构有利于降低热损耗、减轻整车重量和提升续航里程。实现 400kW 级充电则 须将电动车从 400V 升级至 800V 级高电压平台，当电流为 500A 时即能够将充 电功率提升至 400kW，实现充电 5min，续航 200-300km。采用 800V 高压架 构除了能够提高充电功率，在整车电机输出功率不变的情况下，能够显著减小 电流，从而有效降低热损耗；大幅降低的电流带来车内线束线径的减小，有利 于车内空间布局的优化，同时减轻整车重量，带来续航里程的提升。

为匹配快充需求，主机厂积极推出高压平台车型。保时捷 Taycan 为业内首个 推出 800V 高压电气架构，搭载 800V 直流快充系统并支持最高 270kw（约 2.5C）的大功率快充的电动车型。 近几年，小鹏、华为、极氪、理想等企业相继推出高电压平台的快充方案。

2、800V 车型价格带下移，可能逐渐成为中高端车标配

目前大部分电动车额定电压在 300-500V 之间，如特斯拉 ModelY、大众 ID.4、 秦 PlusEV 等。800V 车型电压等级并无统一定义，一般行业内将额定电压在 550~930V 之间的车型统称为 800V 车型，也有机构认为 600-900V 之间才是 800V。 2022 年以来发布的多款 800V 车型不仅充电功率逐步提升至 400kW，电压从 600V 提升至 800V 级别，价格也从 2019 年上百万元逐步下探至 20 万元级别。 其中智己 LS6 定价 22.99 万元起、华为与奇瑞合作的智界 S7 定价 24.98 万元 起。 快充正在成为消费者购车考虑的重要因素， 800V 平台下 3C、4C 快充可能较 快成为中高端车标配。

800V 车型渗透率有望快速提升。2023 年 1-10 月，中国新能源车产销分别完成 735.2 万辆和 728 万辆，同比增长 33.9%和 37.8%，新能源销量达到总销量的 30.4%。预计 2023 年新能源车销量有望超过 900 万辆，渗透率超过 30%； 2025 年新能源车渗透率有望达 40-45%%。根据 NE 时代数据估算，800V 车型 渗透率在 2023 年约 2%。800V 车型价格的不断下探，预计 2025 年开始进入 15~20 万元区间，800V 车型渗透率有望快速提升。

二、800V 将带来电气架构改变及硬件升级

1、电气架构可能有较大变化

电动汽车中，与电池包直接连接的高压部件可分为充电端和用电端，系统电压 从 400V 升级至 800V，车载高压系统的充电和用电端相应地需要变化，对应了 不同的 800V 电动车高压架构。 以 400V 系统为例，充电端包括直流充电和交流充电。其中直流充电为直流充 电桩直接连接电池包，交流充电需要通过车载充电单元（OBC）将 220V 交流 电转换为电池包用 400V 直流电。用电端包括电驱动系统、PTC 加热单元、空 调压缩机和车载低压电器。其中电驱动系统、PTC 以及电动压缩机与电池包直 连，使用 400V 电压供电。电源转换装置 DCDC 将 400V 直流电转化为 48/24/12V 低压电为低压电器供电。

（1）电驱升压可能是直流充电主流路线

交流充电机 OBC 由 400V 升级至 800V。400V 架构下，交流充电枪通过车载充 电机（OBC）将 220V 交流电转换为 400V 直流电为电池包充电。800V 架构下， 车载充电机 OBC 将 220V 交流电转化为 800V 直流电，因此 OBC 需要从 400V 升级至 800V。 电驱升压可能是直流充电系统的主流路线。直流充电端端通过 800V 直流桩为 电池包充电，为兼容 400V 充电桩，需要将直流充电桩的 400V 电压升至 800V， 再向 800V 电池包充电。一般升压方式有两种： 1. 使用 DCDC 将 400V 直流电升压至 800V，再向高压电池包充电。 2. 通过电驱中的 IGBT 和电机中的线圈实现升压功能对高压电池包充电。

DCDC 升压和电驱升压的原理相同，升压电路均由电感、高频开关和电容组成。 由于电驱逆变器中有作为高频开关的 IGBT 模块，电机中有三项绕组作为升压 电感，因此可以复用电驱中的元器件实现升压，从而实现了降本和减少空间占 用，成为了主流方案。 电驱升压方案受限于电机线圈的大小以及温升过高会导致转子退磁等问题，存 在一定的功率限制。目前主流的电驱升压方案最大功率约 80KW。主流厂商如 比亚迪、华为、小鹏、智己等厂商均选择电驱升压方式。

（2）用电端增加 DCDC 降压或采用全系 800V 高压电器

在用电端有两种架构，一种是使用 DCDC 将 800V 降压至 400V，用电端电器保 持与 400V 一致，这种方式的好处是可以直接复用 400V 平台的零部件，在 800V 高压部件还未普及时成本较低。但使用 DCDC 降压增加了体积占用以及 电耗，只能作为过渡方案。 另一种方式是直接使用 800V 高压部件，这种方式成本相对高，但在 800V 普及 以后降本潜力更大。同时减少了降压 DCDC 的使用，结构紧凑且能耗较低。有 望成为未来的主流方案。

（3）电池包串并联方案有待观察

除了在充电和用电端考虑升压降压方案外，还可以通过电池包的串并联来灵活实现电池 400V 和 800V 的转换。当充电端为 800V 直流桩时，两个 400V 电池 包串联为 800V；当充电端为 400V 直流桩时，两个 400V 电池包并联为 400V。 在用电端，一种方式是全车使用 400V 高压电器，两个 400V 电池包并联为其供 电。另一种方式为全车使用 800V 高压电器，两个 400V 电池包串联为 800V 为 其供电。 这种方式的优点是可以节省升压和降压的 DCDC，在同一个平台下实现不同电 压的组合，提高了零部件的通用性，降低了开发成本。缺点在于两块电池的串 并联增加了电池内部的结构件，很难做到较高的能量密度；两个电池并联输出 400V 时需要保证电池包的 SOC 一致，避免出现环流问题；整车电耗较高，效 率较低。 由于上述种种缺点，串并联电池包的架构并未成为主流方案。这种架构的代表 为通用奥特能平台，电池包设计为两层，可以放置 6-24 块电池模块，通过串并 联灵活输出 300/330/400/800V 电压。

2、对电驱系统与小三电要求有所提升

高压快充对电驱动系统、小三电带来的技术变动似乎不是太大。 主要体现为电 驱逆变器中碳化硅器件的应用、耐压设计以及电机耐压等级的提升等。 1. 碳化硅 MOSFET 的开关速度是硅 IGBT 的 1 倍以上，器件承受的尖峰电压 大幅提升。若系统杂感不减少，会导致器件因误导通或击穿而损坏，因此 800V 电驱系统的电路设计、器件选型难度较高。 2. 400V 系统电机的Ι型绝缘不再适用，需要重新设计 800V 电机的绝缘系统。 3. 高电压下，轴承电腐蚀加剧。行业内衍生了导电碳刷、导电轴承、陶瓷轴承 等多种应对方案。 4. 碳化硅器件工作在更高的频率段，干扰频谱的幅值更大，对系统电磁兼容 （EMC）设计提出了更高的挑战。 5. 碳化硅器件的工作温度更高，但薄膜电容材料存在一定温度瓶颈，限制了系 统温度的应用提升。 以上种种挑战涉及到电驱系统设计、电机耐压设计、轴承电腐蚀防护、电容等 元器件的升级。随着以上问题的逐步攻克，国内外主流的电驱动厂商纷纷推出 或更新了自己的新一代 800V 电驱系统。

电驱系统、小三电竞争格局可能会逐步趋稳。 电动车电驱行业竞争格局之前不 清晰，特别是乘用车环节，主要的电驱厂商可以分为三类。第一类为整车厂为 掌握核心零部件自制能力而培育的自供体系，以弗迪动力、特斯拉、蔚来驱动 科技和蜂巢电驱动等为代表。第二类是传统 Tier1 由于燃油车零部件被电驱动取 代而被迫转型，以联合电子、博格华纳、舍弗勒等公司为代表。第三类为工控 企业转型或拓展品类而进入电驱行业，以汇川技术、英搏尔等为代表。 在电动车发展初期，电驱系统、小三电等零部件吸引大量行业参与者进入，电 驱、小三电等环节是电动车产业链中，为数不多的在电动车大发展阶段没有普 遍盈利的环节。随着产品的不断迭代，电驱、小三电向集成化和高功率方向升 级，行业壁垒进一步提高，市场集中度可能会有所提升。

电驱动继续向多合一集成化方向演进。根据 NE 时代新能源统计，2022 年三合 一占比为 54.3%，环比下降 8.7pct；多合一份额由 2021 年 1.2%迅速提升至 2022 年 7.2%。2022 年，三合一市场 OEM 自制比例达 57.3%，多合一市场达 90.5%。多合一的优点是实现了零部件的共用，降低了总成本，缺点是维修成 本较高。未来多合一市场占比取决于 OEM 对系统成本和多合一失效率的平衡， 预计至 2028 年多合一占比有望达到 45%。 高功率电驱占比将逐步提升。 近年来出现的新技术如扁线油冷电机、高转速电 机、碳化硅电驱等均可提升电驱系统的功率密度。过去电驱系统功率密度普遍 在 2kW/kg 以下，近年来功率密度已提升至 2.5-3.5kW/kg，预计功率超过 230kW 的高功率产品占比将持续提升。

2023 年上半年新能源乘用车三合一及多合一电驱动系统搭载量为 213.3 万套， 同比增长 49.0%。其中电驱系统装机量前六名与 2022 年一致，分别为弗迪动 力、特斯拉、联合电子、尼得科、蔚来驱动科技、汇川联合动力，市场份额分 别为 29.1%、15.8%、8.1%、7.1%、5.3%、5.1%。2023 年上半年，CR6 为 70.5%，与 2022 年的 63.3%相比提升了 7.2%，市场集中度有所提升。 电驱系统供应商中，OEM 厂商比亚迪、特斯拉份额有所提升，分别提升 5.5%、 1.7%，市占率达到 29.1%、15.8%；第三方厂商中联合电子、汇川联合动力份 额有所提升，分别提升 2.5%、2%，市占率提升至 8.1%、5.1%。

2023 年小三电市场集中度持续提升。除电驱系统外，小三电中的 OBC 和 DCDC 也相应从 400V 升级至 800V。目前输出功率 6.6kW 和 3.3kW 的产品依 然是主流，800V OBC 和 DCDC 最大的变化为碳化硅功率器件的使用以及向 22kW 高压大功率方向升级。 尽管碳化硅的成本高于硅基 IGBT，但碳化硅器件的性能可以减少模块中栅极驱 动和磁性元件的数量，从而降低电路元件成本，因此碳化硅 OBC 的系统成本更 低。除系统成本外，SiC 系统在 3kW/L 的功率密度下可实现 97%的峰值系统效 率，而 Si OBC 仅可在 2kW/L 的功率密度下实现 95%的效率。 新能源车带电量从 60kWh 逐步提升至 100kWh 以上，传统 3.3kW 和 6.6kW 的 OBC 对 100kWh 电池包充电时间将达 15 小时以上。因此车载充电机需要向高 功率段升级以匹配日益增长的电池包带电量。 小三电环节市场集中度相对比较高，威迈斯等企业市占率、客户结构优势比较 明显。目前龙头厂商威迈斯、富特科技、欣锐科技等均已推出 800V 高功率 OBC 产品。

3、碳化硅快速应用

碳化硅优势明显，正在快速应用。在电驱系统电压等级提高到 800V 后，需要 提高逆变器中的功率器件耐压到 1200V，而目前主流的硅基 IGBT 耐压等级在 600-750V。相比硅 IGBT，碳化硅 MOSFET 具有高耐压、低导通电阻、耐高频 和耐高温的特性。 由于过去国内碳化硅供应不足，碳化硅器件价格是硅 IGBT 功率器件的数倍。 但使用碳化硅可以提升整车 NEDC 效率 3%左右，若电池包带电量为 100KWH， 3%的效率提升可以减少 2-3KWH 的带电量，对应电池成本 2 千元左右，对整车 成本已经有一定经济性，未来随着碳化硅售价的显著降低，经济性会更明显。

1. 高耐压：碳化硅材料的绝缘击穿场强是硅的 10 倍，因此与硅器件相比，能 够以更薄的厚度实现 600V 以上的高耐压。同等电压等级下，可设计成硅基 器件体积的 1/10，体积大大减小。 2. 低导通电阻：相同耐压的器件,碳化硅单位面积的漂移层阻抗仅为硅基器件 的 1/300｡因此,碳化硅材料可以采用多数载流子器件(MOSFET)就可以实现 低导通电阻､高耐压､高频快速开关等各优点兼备的器件，而不需要 IGBT 这 种双极型器件结构。 3. 耐高频：碳化硅的饱和电子漂移速率是硅基器件的 2 倍，可以在更高的频 率下驱动。碳化硅器件的能量损失更小，为硅基器件能量损失的 30%~60%。 因此碳化硅器件功率密度较高，且更节能。 4. 耐高温：碳化硅相较于硅基器件在高温下漏电流较小，再考虑到碳化硅器件 本身热导率高，损耗低,发热小,因此碳化硅功率器件可在高温下保持工作｡ 一般硅基器件的极限工作温度约 300℃，碳化硅器件可以到 600℃以上。

国内碳化硅供给大幅扩张，成本与价格可能较快就会降低。碳化硅器件的成本 中成本占比显著高于硅 IGBT，其衬底经过晶体生长、加工、切割、研磨、抛光 和清晰工序制备而成，微管是碳化硅衬底重要的结晶缺陷之一，是导致产品良 率低以及碳化硅成本高昂的一大因素。 碳化硅衬底材料按照导电率可以分为导电型衬底和半绝缘型衬底，其中导电型 衬底主要被制成碳化硅二极管、Mosfet 等功率器件，应用于新能源车、光伏发 电、轨道交通等领域；半绝缘型衬底被制作成 HEMT 等微波射频器件，主要应 用于 5G 通讯、卫星、雷达等领域。

4、会推动电机扁线及轴承防腐蚀技术升级

800V 系统对电机扁线的绝缘要求提升。GB/T 20270.1 中对于电机绕组的绝缘 等级进行了划分：I 型绝缘：一般用于额定电压有效值为 700V 及以下且倾向于 使用散绕绕组的旋转电机。I 型绕组在其寿命期间、在绝缘的任何部位不承受局 部放电（PD）。II 型绝缘：一般用于额定电压有效值在 700V 及以上且倾向于 使用成型绕组的旋转电机。II 型绕组在其寿命期间、在绝缘的某些部位，可能 承受 PD。 由于电驱系统中逆变器 PWM 输出的电压存在尖峰，远高于母线电压（工作电 压），若再考虑热老化以及高海拔放电的安全余量，800V 漆包线的关键参数局 部放电起始电压（PDIV）一般要到 2300V 左右。因此 800V 漆包线相比于 400V，其变化为耐压要求提升，且需要使用耐 PD 材料。

800V 电机扁线 PEEK 和厚漆膜方案并存。目前提高 PDIV 主要有两种方式，一 种是采用较厚的漆膜来提高 PDIV，另一种方式是采用较低介电常数的材料。漆 包线常用的绝缘材料有聚酰胺酰亚胺漆（PAI）、聚酰亚胺漆（PI）、聚酯亚胺 漆（PEI）、聚醚醚酮（PEEK）。PEEK 材料具有耐高温、耐腐蚀、较好的机 械性能等特性，因此是漆膜薄化的主要应用材料。 由于 PEEK 挤出工艺可以用较低的膜厚满足耐压和耐电晕要求，但价格更贵， 预计 PEEK 路线适用于高端车型，而厚漆膜方案适用于走量车型。 国内佳腾电业、日本古河电工是 PEEK 线技术路线的代表。精达股份、金杯电 工等在布局了 PEEK 线技术的同时，主推 PI 绝缘外加耐电晕漆膜的方案，也称 厚漆膜的方式。

轴承防腐蚀技术在 800V 系统中更为重要。在电机运行时，轴与轴之间或转轴 两端之间产生的电位差叫做轴电压。在轴电压下，若通过电机机座等构成回路， 则在轴电压的作用下产生轴电流。正常情况下，轴承内的润滑油膜能起到绝缘 作用从而遏制轴电流产生；但当轴电压较高时，将击穿润滑油膜产生轴电流， 在轴承的滚动体和滚道之间放电，产生电腐蚀。电腐蚀会在轴承滚道上形成电 熔坑，导致电机运行噪声升高。 800V 系统下，轴电压导致的电腐蚀问题比较严重，为了解决轴电压带来的电腐 蚀问题，有以下几种解决方式。

5、800V 系统对热管理要求提升

800V 系统散热要求提高。在电动车充电过程中，电芯温度过高会产生严重安全 问题，需要热管理系统将电芯内阻产生的热量带走。相同功率下 800V 电池包 的电流减小一半，但 800V 串联电芯更多，内阻大约是 400V 平台的 3~4 倍， 因此 800V 平台的发热量与 400V 平台几乎一致。考虑到 800V 平台功率大，充 电时间短，因此单位时间发热量高于 400V 平台，散热压力大。 电池热管理系统主要包括换热系统及压缩机，高压快充下换热系统和压缩机均 需要升级以提高换热效率。 以现代 IONOQ5 为例，在快充的过程中前 10-50%SOC 保持 200KW 大倍率充 电，由于发热量高高于系统散热能力，电池温度持续上升。在 SOC50%以后， 充电功率逐步下台阶，发热量减小， SOC70%后电池温度开始下降。充电过程 中最大温度达 52~53℃，已接近 SEI 膜最大承受温度 60℃。

（1）热管理换热系统的升级

提升换热系统效率主要有几种方式：a) 侧冷或双冷板设计，b) 浸没式冷却，c) 采用直冷。 侧冷和双冷板设计。电芯本身占了总热阻的 64%，而电芯大面的双面散热热阻 大约为底部热阻的 1/3，因此冷板双面侧冷的效率显著高于传统的底部水冷。宁 德时代的麒麟电池和特斯拉 4680 电池均使用了侧面冷却技术，其中麒麟电池通 过多功能弹性夹层将电芯侧面的热量带到水冷板处交换出去，特斯拉则通过在 4680 电池侧面的循环水道将电芯侧面的热量带走。 除侧冷以外，上下双冷板也是常见思路。广汽的 6C 电池以及蜂巢能源的龙鳞甲 电池均采用了上下双冷板设计来增强热管理系统的换热能力。而宁德时代的磷 酸铁锂神行电池采用底部水冷方式，并未采用侧冷或双冷板设计。除了增加液 冷板、散热片等方式提升换热效率外，部分厂商直接取消液冷板，通过浸没式 冷却或直冷的方式增强换热效率。

浸没式冷却。相比于传统的非直接冷却方式，浸没式冷却是将电芯浸泡在特殊 的工质中，让电芯与冷却液直接换热，相当于热量从电芯的各个面交换出去， 极大提高了系统的换热能力。仿真结果显示浸没式冷却的最高温度较底部冷却 提升了 8℃，单个电芯温差控制在 3℃以内。因此浸没式冷却在换热及控制温差 上潜力巨大，能够满足更大倍率的快充以及更长的使用寿命。 浸没式冷却电池包电芯间需要留有足够间隙换热，同时保证整包刚度、密封性 等，且需要控制重量。因此浸没式冷却对电池包的设计、制造要求极高。目前应用浸没式冷却方案的有奔驰 AMG。

直冷。电池包直冷利用制冷器蒸发吸热的原理，将蒸发器直接安装在电池系统 中，减少了冷媒与冷却液的交换，提高了热效率且减少了系统复杂度。与液冷 相比，直冷减少了电池回路的换热器，也减少了水冷板处的水泵，同时节省了 空间，实现减重和增加续航。电池直冷在不同倍率充电温度均比液冷低，最佳 效果要低 4.1℃，特别在 2C 倍率下依然可以将电池控制在 45℃以下。 但直冷也有其固有的缺点： 耐压与密封问题。热管理系统的蒸发器蒸发压力在 3-4Bar，而液冷板工作压力 在 1.3Bar 以内，制冷剂冷板相比于水冷板的泄露要求提高了上百倍。 温度均匀性。由于制冷剂的比热容相对于乙二醇溶液小，会导致模组或电芯之 间的温差过大，影响电池性能。 由于磷酸铁锂电池的温度特性优于三元锂电池，因此专注于磷酸铁锂路线的比 亚迪大规模采用了直冷方案。除此之外，宝马 i3 也有采用直冷方案的车型。 由于浸没式冷却难度较高，直冷方案比较适合磷酸铁锂电池，目前仅比亚迪大 规模采用，预计其它公司在高倍率电池的热管理部件将采取增加水冷板、侧冷 板的方式。

（2）800V 空调压缩机向高功率、大排量演变

新能源车热管理的加热部件空调压缩机和高压 PTC 均直接连接电池包，因此在 400V 升级 800V 系统时，空调压缩机和 PTC 加热器需要升级至 800V 平台，对 于空调压缩机的升级主要有： 1. 压缩机控制器的功率器件高压化。驱动芯片需要从 600V 升级至 1200V，功 率器件从 600V 升级至 1200V，铝电解电容升级至薄膜电容。 2. 压缩机电机绕组的绝缘要求更高。绝缘要求提升带来电机绕组的绝缘层加 厚。 3. 散热功率加大。800V 系统下压缩机功率提升以增强系统的换热能力。 2018 年前国内新能源车压缩机排量和最高转速主要有 27cc/8500rpm， 34cc/8500rpm 两种型号，电动压缩机的主要厂商为南京奥特佳、上海海立、华 强等。随着 800V 平台的普及，空调压缩机也开始向 800V 电动压缩机以及大排量高功率压缩机升级。 随着 4C 快充的普及，电池在单位时间内产热大幅增加，对应电动压缩机的功率 需求从 8KW 提升到 15KW。电动压缩机的排量/转速要求从 27~40cc/8500rpm 提升到 40cc/13500rpm、45cc/12000rpm、55cc/10000rpm。目前德国马勒已 量产 55cc 电动压缩机，处于领先地位。

6、继电器、熔断器、薄膜电容、AFE 芯片升级

（1）高压直流继电器价值量、用量提升

高压快充下继电器数量提升 1~2 只。高压直流继电器位于电池包 BDU 和充电 桩中，是通过小电流控制高压大电流电路开断的核心元器件。在电动车端，包 括主正主负继电器 2 个、快充正负继电器 2 个、预充继电器 1 个。 如前所述，在 400V 升压 800V 时有两种方案，一种是 DCDC 升压，一种是电 驱升压。在 DCDC 和电驱升压方式下，均需要电路的切换才能实现对 800V 和 400V 桩的兼容。作为高压开关的继电器用量也相应提升 1~2 只。 高压快充下继电器单件价值量也有所提升。随着充电功率增大以及 4C 充电的 普及，800V 系统的电流也接近 500A 的电气系统极限。高压快充对于高压直流 继电器的耐压等级、载流能力、灭弧能力、接触电阻、使用寿命等提出了更高 要求。在 800V 系统下，继电器相比于 400V 的单品价值量提升约 30%。

（2）熔断器升级——激励熔断器、智能熔断器

新能源乘用车中，主回路电力熔断器额定电流一般为 300-700A，每辆车至少应 用 1 只，少数应用 2-3 只。辅助回路电力熔断器额定电流一般小于 100A，根据 车辆设计不同一般应用 3-5 只，主要应用于空调、PTC、DCDC、OBC 等用电 负载的回路保护。 电力熔断器在高功率下选型匹配更困难。 熔断器作为电路保护器件，需要与继 电器匹配使用。当系统出现异常较大电流，若继电器可以及时断开，则继电器 动作保护电路；当系统中的电流超过继电器最大切断电流时，需要熔断器介入 保护整个系统的安全。在实际工况中，电车急加速时系统冲击电流较大，工程师需要在熔断器的抗电流冲击与保护系统之间做选择，因此熔断器需要与继电 器做匹配选型。800V 系统功率往往更高，熔断器继电器的匹配也更困难。 电力熔断器存在热老化问题，需定期更换。 传统热熔式保险丝的优点是结构简 单、价格便宜，可被动触发。但热熔式保险丝持续不断地存在发热，会有热老 化问题。燃油车专门配备了保险丝盒方便更换老化的熔断器，电动车也普遍在 BDU 中设置了维修盖方便更换保险丝。在快充系统中，传统热熔式保险丝的老 化问题更为明显。

激励熔断器解决了电力熔断器的匹配和热老化问题。 在系统检测到异常电流后 给触发信号到激励熔断器的火药触发器，火药引爆后产生气体推动活塞下移， 切断铜排。激励熔断器的优势是切断时间极短，可以达到毫秒级别，不受电流 大小的影响。由于激励熔断器的切断时机可以灵活调整，因此减少了与继电器 匹配的时间。同时，激励熔断器可在车辆出现碰撞时主动切断电路，提高了系 统安全性，因此激励熔断器在 400V 系统中也开始有所应用。

激励熔断器仅可主动触发，若信号端出现故障，有无法切断高压电路的风险。 因此主流方案为电力熔断器和激励熔断器串联，实现主动和被动保护功能。因 此激励熔断器成为了高压系统中的纯增量部件。 激励熔断器与安全气囊工作原理类似，因此激励熔断器除传统熔断器厂商中熔 电气、库柏西安以外，还有均胜电子、奥托立夫等安全气囊供应商，以及火药 触发器生产商阿斯托特克。

智能熔断器有望成为下一步升级的方向。中熔电气在 2022 年推出无源智能熔 断器，智能熔断器的结构相较于电力熔断器与激励熔断器串联的方案更为紧凑， 减少了客户端的安装成本。库柏西安于 2023 年也注册了智能熔断器专利，处于 跟进位置。 目前中熔电器拥有激励熔断器专利 28 个，已形成系列化产品提供多种解决方案。 在激励熔断器产品的丰富度以及全面性上远超对手。价值量方面，400V 车型单 车电力熔断器单车价值量约 130 元，激励熔断器单价约 80 元。考虑到激励熔断 器为纯增量，电力+激励熔断器单车价值量约 200 元，单车价值量提升约 50%。

（3）薄膜电容用量、价值量均有所提升

薄膜电容具有耐高压、大电流、低杂散电感等优点，可以为高速开关器件快速 补能，并吸收直流支撑（DC-Link）电路中的瞬时过电压，对高速开关器件硅 IGBT 或碳化硅 MOSFET 进行保护，通常应用在逆变器、OBC 和 DCDC 的直 流支撑电路中。

800V 电磁兼容问题增加薄膜电容用量。在 800V 系统中，由于碳化硅开关频率 更高，碳化硅逆变器的电磁兼容（EMI）问题更为严重｡滤波器主要由电容和电 感元件组成，可滤除差模和共模杂波，消除车内的电磁干扰对其他电子设备的 影响。为解决 800V 系统的电磁兼容问题，增加滤波电容是常见解决方案，因 此 800V 系统中滤波电容用量会增加。 薄膜电容耐压以及容量要求提升。800V 电驱系统耐压要求提升，且碳化硅器件 应用推动电驱系统小型化，对薄膜电容也提出了高耐压、小型化、支持高波纹电流、高温化的要求。未来薄膜电容将继续通过介质膜薄化、优化蒸镀技术、 材料和结构优化等方式满足 800V 系统的升级要求。800V 系统下薄膜电容单价 有望提升约 5%~10%，同时 EMI 滤波需求提升，预计单车价值量有望提升约 10%。 根据 NE 时代调研数据，2022 年新能源乘用车市场中驱动逆变器用 DC-LINK 薄膜电容装机量达 511.17 万套，同比增长 85.0%。供应商法拉电子、鹰峰电子、 比亚迪、尼吉康、常州常捷市占率分别为 35.4%、26.9%、17.9%、12.3%和 4.7%，其中鹰峰电子从 2021 年的 15.5%提升至 2022 年的 26.9%。

（4）800V 电池管理系统中 AFE 芯片用量增加

当电芯出现电压、温度和电流异常时，可能会发生热失控。电池管理系统 （BMS）可以持续监控每个电芯的电压、温度以及电流状态，如果任何一项超 过安全阈值，BMS 会发出信号调整系统至安全状态。此外，BMS 还可以平衡 电池组中每个电芯的电量，最大化电池组的容量，同时使用冷却或加热系统调 节电池组温度。优秀的 BMS 系统可以保护电芯并延长电芯的使用寿命。 电池管理系统（BMS）一般分为三部分： 电池管理单元（BMU）：作为 BMS 的大脑，做出保护决策并与主控单元通信。 电芯监控单元（CMU）：测量电芯的电压和温度，保持电芯电量的均衡，与 BMU 通信测量数据。 电池接线盒（BJB）：负责电流和绝缘测量、接触器的监控和控制、HV 测量等。

模拟前端（AFE）位于电池监控单元（CMU），是包含传感器接口、模拟信号 调理电路、模拟多路开关、采样保持器、ADC、数据缓存以及控制逻辑等部件 的集成组件。AFE 主要负责监测与采集各个电芯状态，支持 BMS 的计算。AFE 需要在每一个串联节点监测电芯电压等参数，一个电池包通常由多个电芯串、 并联组成，其中总电压与单体电芯电压决定了串联的电芯数量。 400V 平台的串联电芯典型数量为 96 个，而 800V 平台的串联电芯典型数量为 192 个，因此 800V 平台模拟前端（AFE）用量会翻倍提高。 AFE 的主要供应商有 ADI、TI、ST、松下、NXP 和瑞萨。其中 ADI 的产品线主 要来自收购的凌力尔特和美信，瑞萨的产品主要来自收购来的 Intersil。车规 AFE 产品的供应商主要为国外企业，ADI 和 TI 占据了绝大多数市场份额。 国内企业中颖电子在研发车规级 AFE 芯片，预计将在 2024 年底推出产品。

三、充电系统、电池材料体系需升级

3.1、充电体系升级

以 100kWh 电池包为例，要达到 4C 快充，充电功率需要达到 400kW。75kWH 电池包要达到 4C，充电功率需要达到 300kW。目前直流充电桩大多在 120kW 及以下，因此实现 4C 快充需要充电系统配合升级。 2023 年 9 月 7 日，工信部发布新版充电桩推荐标准 GB/T 20234.3-2023《电动 汽车传导充电用连接装置 第 3 部分：直流充电接口》，将最大充电电流从 250A 提高至 800A、充电功率提升至 800kW，增加了主动冷却、温度监测等相 关技术要求。 2023 年 11 月 14 日，工业和信息化部、交通运输部等 8 部门印发《关于启动第 一批公共领域车辆全面电动化先行区试点的通知》，确定北京、深圳、重庆、 成都、郑州等 15 个试点城市，将建成超过 70 万台充电桩和 0.78 万座换电站。 高压快充体系下，充电模块向高功率、高电压和高效率方向发展，同时，充电 桩散热体系也需要升级，大功率液冷充电系统以及大功率独立风道充电系统开 始应用。

超级快充要求充电模块向高功率方向发展。 充电模块是充电设备的核心部件。 随着充电功率等级的提升，充电模块并联的数量也有所增多，高功率充电模块 将有效降低单个充电桩所需模块数量，从而降低充电模块的单 W 成本，且提高 安全性。

为满足高功率快充需求，液冷充电枪有望放量。 随着直流充电枪功率的增大， 充电枪端子及线缆的发热量会快速增加，导致温升过快引发安全问题。因此在 大功率充电桩中（一般大于 120kW）往往采用液冷充电枪。液冷充电枪在充电 线缆中放置液冷管道，通过电子泵来驱动冷却液流动带走线缆的热量。液冷充 电枪能满足大功率、低温升的要求，同时线缆的截面积可以大幅度减小，重量 更轻，操作体验更好。 光储充放一体化解决电网功率不足的问题。快充功率往往在 350kW 以上，而大 多数地区的配电网并未配备大功率变压器，因此大量配备超级快充桩会对电网 产生不利影响。光储充（放）站是由供配电系统、储能系统、光伏发电系统、 充电系统等组成，包括太阳能电池板、光伏逆变器、电池、双向交流器及充电 桩、DC-DC 变换器等设备。一体站内，光伏发电系统首先满足充电站需求，当 不满足负荷需求时，储能系统放电，若仍不能满足，则从电网购电；当光伏产 出过剩时，可将过剩的电能给储能系统充电，也可以向国网售电，从而获得一 定的收益。

3.2、电池负极等材料体系需要升级

2023 年 8 月，宁德时代发布神行电池技术，充电 10 分钟，可实现续航 400km。 神行电池通过超电子网正极技术、石墨离子环技术、超高导电液配方、超薄 SEI 膜和高孔隙率隔膜实现了磷酸铁锂电池的 4C 快充。神行电池的正极、负极、 电解液、隔膜等均有变化，其中负极是决定快充性能的核心环节。 快充可能带来负极材料制造与工艺的改变。 倍率性能主要取决于负极，快充的 负极材料为兼顾倍率与容量性能，可能需要进行二次造粒并采用碳化包覆工艺。 造粒环节基本决定了负极材料粒径大小，小颗粒比表面积大，锂离子迁移的通 道更多、路径更短，倍率性能好，反之大颗粒的压实密度高、容量大。炭化包 覆相当于在石墨外表面形成缓冲层，有助于提高倍率性能，还可以在表面形成 致密的 SEI 膜，提高首效、循环寿命。因此，快充可能会提高负极壁垒，进而 提升中高端市场的集中度。

硅基负极会是未来快充方案下的良好选择。相较于石墨，硅的理论容量超其 10 倍，在石墨负极中掺硅后，材料克容量会随硅含量迅速上升。目前硅碳复合材 料和硅氧复合材料是硅基负极的主要技术路线。在掺入一定比例硅材后，再将 负极材料粒径细化，材料的锂离子嵌入活性位点和扩散通道也会相对较多，这 使得硅基负极在克容量较高的同时，也能满足快充所需的倍率性能的要求。快 充的进一步发展，可能加快硅基负极的应用。 快充可能加快新型粘结剂 PAA 的使用与替换，并加大导电剂使用。当前石墨负 极主流的粘结剂主要是 SBR 与 CMC，其中 CMC 的机械强度大，而 SBR 柔韧 性、粘黏性强，因而通常在石墨负极中组合使用。如果硅基负极开始应用，现 有粘结剂性能将难以满足其要求；业界目前较多探索使用 PAA 新型粘结剂。 PAA 材料体积热膨胀系数小，热扩散系数大，电池在充放电和高温状态下安全 性更强，并具有良好的电解液溶胀率和稳定性。高性能导电剂碳纳米管（CNT） 搭配硅基负极，有利于提升电池倍率性能和循环寿命，如果单壁碳纳米管成本 下降，使用量也将增加。

编辑：火腿肠