高压快充对汽车零部件的影响有哪些？

我认为随着车端电压向 800V 升级，除了对电池材料有了新要求，对车端核心 零部件的耐压、抗热等性能也有了要求，对零部件的影响主要为以下几个方面：

1.电机：扁线化、油冷趋势，防腐蚀、绝缘要求提升

电动机可以使电能转化为机械能，并通过传动系统将机械类传递到车轮驱动汽车行驶，是新能 源汽车核心驱动系统之一。目前新能源汽车常用的驱动电机主要是永磁同步电机及交流异步电 机两类，大多数新能源汽车采用的是永磁同步电机，代表车企包括比亚迪、理想汽车等，部分 车辆采用了交流异步电机，代表车企有特斯拉、奔驰等。

永磁同步电动机具有较高的功率质量比，体积更小，质量更轻，输出转矩更大，电动机的极限 转速和制动性能也比较优异，因此永磁同步电动机已成为现今电动汽车应用最多的电动机。但 永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降，或发生退磁现象，有 可能降低永磁电动机的性能。

800V 架构下对电机会产生轴承电腐蚀和绕组局部放电问题，对电机绝缘能力、轴承防腐蚀要求 提升。1）电机绕组中性点电压在任意时刻都不为零，在 PWM 变频供电时，定子绕组与壳体、定 子绕组与转子、转子与定子铁心以及轴承形成共模通路的等效电路，及共膜电压，共模电压的 值与电机母线电压成正比，频率受逆变器载波频率影响。在电机转速较低或者长时间运转轴承 温度较高时，轴承润滑和绝缘性能不足或下降，加之 800V 电压平台的提升，便会击穿轴承油膜， 破坏其绝缘性，进而在轴承中会形成轴承电流。2）高电压对电机绕组的绝缘性提出了更高的耐 压挑战，处置不当便会在绝缘局部区域达到击穿场强，尤其是带电体的尖端附近，形成局部放 电，强烈的局部放电会破坏绕组铜线的绝缘性能，造成短路，引发电机失效。

扁线化提升效率，大功率要求下趋势显现。扁线绕组电机是在定子绕组中采用截面积更大的扁 铜线，先把绕组做成类似发卡一样的形状，穿进定子槽内，再在另外一端把发卡的端部焊接起 来。相较于传统圆线电机，以其高功率密度、高能量转换效率、良好的 NVH 性能（电磁噪音低， 整车更安静）、优异散热性能等优势，显著降低整车重量、电耗，提高整体性能和驾驶体验。扁 线电机的槽满率高于圆线，因此在空间不变的情况下可以容纳更多铜线，截面积更大，在低频 和高频的运转情况下整体电阻也会更小，发热量相比较于圆线会更小，线损会更小，且扁线电机的能量转换效率会更高。在效率方面，扁线线组平均效率（WLTC）、平均效率（全转速）为 92.49%、94.78%，高于圆线线组 91.37%和 92.76%。

电机油冷成为发展方向。为了提高电机功率密度，提高电机转速已成为行业趋势，目前 18000 转已逐渐量产，未来将进一步朝 20000 转甚至更高转速发展，但电机的高速化将对散热、轴承 强度、高效、密封以及 NVH 提出更高要求。在此背景下，传统机壳水冷已逐渐难以满足需求， 油冷电机成为一个发展方向。油具有不导电、不导磁体的特性，因此相比水冷方式，油冷方式 可以直接接触电机内部组件，在相同工况下，油冷电机的内部各温度比水冷电机内部温度低 15% 以上，热平衡时间更短。

2. SIC：SiC 渗透加速

SiC 功率器件在新能源汽车中主要应用于主驱逆变器、OBC、DC/DC 车载电源转换器和大功率 DC/DC 充电器领域。随着未来 800V 电压平台推出，在大功率，大电流条件下减少损耗、增大效 率和减小器件尺寸，电机控制器的主驱逆变器将不可避免从硅基 IGBT 替换为 SiC 基 MOS 模块， 存量替代市场空间较大。

SiC 具备耐高压性能，能更好地适应 800V 平台的引入，将 SiC 方案用于车载主驱逆变器能够显 著减少导通损耗及开关损耗，并节约芯片面积。以 80kW EV 为例，ST 测算了 1200V 平台下 Gen 3 SiC MOSFET 与 Si IGBT+二极管方案下的牵引逆变器功率损耗。归因于 SiC 更优的 FOM 参数性 能，SiC MOSFET 在更高的结温情况下损耗减少更多，能够减少 3.4 倍开关损耗，合计导通损耗 后相比硅基方案减耗 40%。

原料降价叠加优异性能，SiC 有望突破成本藩篱，SiC MOSFET 将于 2023H2 达到价格甜蜜点，带动更多车端逆变器应用。基于碳化硅电驱动系统可降低 4.43%的典型城市工况行驶电耗的假 设，由于 Si 方案提高续航需增加电池容量并在一定程度上增加电耗，因此若等效 SiC 方案的续 航，Si 方案需明显提高电池容量，从这一方面来看 SiC 方案可以节约电池容量扩大所带来的成 本提升。若 SiC 晶圆价格年降 10%左右，则有望在 2023H2 获得正的成本节约值，SiC MOSFET 6 寸晶圆价格 3518 美元/片时整体效益达到平衡。

乘新能源车之风，功率碳化硅器件市场扬帆起航。根据我们的测算，在 800V 平台+SiC 双重渗 透下，全球 800V 车用 SiC 功率器件市场规模将在 2023/2024/2025 年分别达到 5/18/34 亿美元， 22-25 年 CAGR 超过 150%。

3.高压直流继电器：量价齐升

高压直流继电器是新能源车的核心部件之一，单车价值量远超传统汽车继电器。继电器实际上 是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”，在电路中可以起到自动调节、安全保护、转换 电路等作用。传统汽车继电器均为低电压产品，电压区间 12-48V，而新能源汽车电路电压一般 远高于传统汽车电压，需要额外高压直流继电器。

按照类型划分，新能源汽车中继电器可以分为主继电器、预充继电器、辅助功能用继电器、快 充继电器和普通充电继电器五类继电器。根据车型不同，新能源汽车继电器数量也有较大差异， 一般为 5-8 只高压继电器。假设单台新能源车有 2 个主继电器、2 个快充继电器、2 个预充继电 器、1 个普通继电器，则单车价值量约为 860 元左右；而充电桩一般配置 2 个快充继电器，高 压继电器价值量约 200 元左右。

800V 平台电压电流更高、电弧更严重，对高压直流继电器耐压等级、载流能力、灭弧、使用寿 命等性能要求提高，产品需要在触点材料、灭弧技术等多方面改进。在此趋势下，800V 电压平 台单车价值量或将提升 40%。我们预计 800V 下，单车高压继电器价值量约 1200 元，2025 年市 场规模约 40 亿元。

4. 薄膜电容：薄膜电容器产品需求升级，单车价值量提升

薄膜电容器在新能源车电机逆变器、OBC、DC/DC 等领域广泛应用

薄膜电容器是将金属箔与塑料薄膜重叠或对薄膜进行金属化并卷绕形成的电容器，具有无极性、 温度特性、绝缘阻抗高、频率响应宽广、介质损失小、精度高等优势。由于新能源汽车需要交 流和直流的转换、高低电压的缓冲，对电子元器件耐压耐冲击要求提升。薄膜电容器高频性能、 高耐受电流能力、长寿命、可靠性和安全性等性能优势突出，且其薄膜的结构设计可保证电容 器具备良好的自愈性，更适用于高压电路。而铝电解容更适用于低压电路，因此薄膜电容器逐 步替代传统电容器。其主要作用是对输出的电压进行平滑、滤波并吸收高幅值脉冲电流。

薄膜电容在新能源汽车的主要应用场景包括 OBC（车载充电器）、DC/DC 转换器、电机逆变器、 HVAC（暖通空调）、BMS（电池管理系统）、无线充电、BSG 电机等。电池、电机和电控是新能源 汽车的三大核心，电机控制技术的核心就是需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的 逆变器技术则需要一个功能强大的 IGBT 模块和一个与之匹配的直流支撑电容器。目前在新能源 车主流车型已在电机控制系统、电池管理系统、DC/DC（直流斩波器）等高压电气单元中应用薄 膜电容，薄膜电容的使用量也会随着新能源汽车的推广及电压提高而上升。

薄膜电容在新能源车上的重要性体现在电源系统中的电机逆变器的性能提升。驱动用逆变器是电动车电源系统中最重要的部件之一，电源模组、传感器以及薄膜电容是其中最关键的设备。 驱动用逆变器的主要功能是将电池的直流电流转换成用于电机的三相交流电流，然后根据汽车 的加速操作来调整电流及电压，同时控制电机。在汽车减速时，将电机发电所得到的交流电流 转换成直流电流给电池充电。要同时实现高电力化及小型化，就要提升热设计及耐电压的开发 力度。用于电机逆变器的薄膜电容主要包括 DC-Link 电容、EMI 电容、谐振电容、缓冲电容以 及交流滤波电容，其中 DC-Link 是目前 DC 薄膜电容在新能源汽车上最成熟的应用，并且价值量 最高。 车载充电器 OBC 上 DC 薄膜电容的使用是最多的，包括 EMI 滤波、PFC 电容、DC-link 电容、LLC 谐振阶段的电容，以及最后的输出电容。DC-Link 电容作为滤波器要求大电流和大容量设计。 DC 薄膜 DC-Link 电容在这里发挥去耦作用，在电容值上优势很大，这意味着它能够承受更大的 工作电流。除了去耦作用，还有一些应用场合用到了它的 EMI 以及滤波作用，甚至少部分应用 还运用了其储能作用。另外，考虑到 DC 薄膜电容的自愈性，运用 DC 薄膜电容对延长电池寿命 也有着不小作用。

800V 高压架构蓄势待发，薄膜电容器产品需求升级

800V 高压架构下，薄膜电容的耐压等性能要求提升，并且需求量增加，将提升薄膜电容器单车 价值量。 价格层面上，800V 高压架构需装配耐压等级高的薄膜电容器，高耐压电容器单价更高，将提升 薄膜电容器的单车价值量。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，我们预计 SiC 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 价值量将提高， 对薄膜电容器的耐压性等性能要求也明显提升。为了进一步判断 800V 高压平台对薄膜电容器价 值量影响，我们将采用松下、基美、EPCOS/TDK 等公司薄膜电容器产品价格与额定电压的关系 来进行分析。上述三家企业在全球薄膜电容器市场中市占率分别为第一、第二和第五，因此该 分析具有代表性。

高额定电压的 DC-Link 薄膜电容单价更高。松下 EZPV 系列是车规薄膜电容器系列。根据半导体 及电子元器件全球分销商贸泽电子的官网数据，仅购买 1 个容值为 20uF、容差为 10%且电压额 定值分别为 600V、800V 以及 1.1kV 的松下 EZPV 系列薄膜电容器的单价分别为 73/91/98 元；容 值为 40uF、容差为 10%且电压额定值分别为 600V、800V 的 EZPV 系列薄膜电容器的单价分别为 94/133 元。购买数量增加到 100 个时，通常以 6-8 折的折扣价购买。这意味着薄膜电容器的单 价将随着电容以及额定电压的提高而上涨，新能源汽车搭载 800V 高压架构势必提升薄膜电容器 的单车价值量。 缓冲薄膜电容单价通常受容值以及额定电压影响, 高额定电压的缓冲薄膜电容单价更高。容值 为 1uF 且额定电压分别为 850V、1kV 的 EPCOS/TDK 的缓冲电容器单价分别为 59/81 元/个，容值 为 2.2uF 且额定电压分别为 850V、1kV 的 EPCOS/TDK 的缓冲电容器单价分别为 118/162 元/个。 容值为 2uF 且额定电压分别为 850V、1.25kV 的 Vishay/Roederstein 的缓冲电容器单价分别为 186/221 元/个。

除 DC-Link 电容和缓冲电容外，其他电容价格主要受容值影响，但受额定电压影响不大。相对 DC-Link 电容而言，EMI 电容及功率因数校正（PFC）电容等价值量较小。根据贸泽电子官网数 据，仅购买 1 个电压额定值为 630VDC/310VAC、容差为 10%的基美 EMI 薄膜电容器的单价约 6-30 元/个，其中容值低于 1uF 的 EMI 电容单价低于 13 元/个。购买数量增加到 100 个时，通常以 5-6 折的折扣价购买。并且 EMI 薄膜电容器单价受容值影响明显。容值分别为 0.47uF、2.2uF、3.3uF 的基美 PFC 薄膜电容器单价分别约 6/14/19 元/个，价格受额定电压影响不大。

数量层面上，800V 高压平台的搭载将增加薄膜电容器用量。上文提及的汽车实现高压快充的方 案二及方案四需要新增 400V-800V DCDC 进行升压。DCDC 是直流变换器，400V-800V DCDC 是可 以实现 800V 直流电源与 400V/48V/12V 等低压直流电源转换的装置。DCDC 转换器通常需要谐振 电容及直流滤波电容。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。 800V 架构下薄膜电容器单车价值量有望提升 20%。松下 EZPV 系列 DC-Link 电容平均单价从 600V 的 88 元/个，提升至 800V 的 107 元/个，增幅约为 21.2%。此外，DC-Link 电容占车用薄膜电容 的价值量最大，可运用于 OBC、DC/DC 转换器、逆变器等多个应用场景。EMI 薄膜电容器以及 PFC 薄膜电容器受额定电压影响不大，并且单价较低，因而对整体价值量影响较小。因此我们认为 800V 架构对薄膜电容单车价值量的影响主要体现在 DC-Link 电容的价值量变化中，我们预计 800V 架构下，薄膜电容器的单车价值量将提升 20%，该预测与期刊《800V 电气架构将如何演进？》 的预测相似。根据汽车与配件编辑部发表的《800V 电气架构将如何演进？》预测，在 800V 趋 势下薄膜电容的 ASP 需提升约 20%。

800V 架构叠加多电机分布式驱动，薄膜电容单车价值量倍增

由于 800V 架构多为高端车型，并且目前制造高端车型的车企积极布局多电机分布式驱动模式， 能够带动薄膜电容单车配置数量倍增。因此，考虑到多电机模式的推广，800V 架构带来单车价 值量的增长更加明显。 多电机分布式驱动模式在加速性能、牵引力以及稳定性等方面具有优势，多车企推出多电机分 布式驱动模式车型。电机，电池和电机控制技术是新能源汽车的三大核心。单电机集中式驱动 模式类似于用电动机替代传统汽车的驱动模式中燃油车的内燃机，改动程度相对较少，制造技 术成熟度较高，并且设计成本较低。目前大多数电动车适用单电机集中式的驱动模式。但是由 于该模式所适用的汽车底盘结构复杂，大量零部件堆积导致电动车空间狭小，进而会导致传动 效率下降。而多电机分布式驱动模式为扭矩矢量分配带来更大的自由度，能够增强牵引力和稳 定性，电动车的加速性能以及灵活度都有所提升。因此奥迪、特斯拉、比亚迪、理想、小鹏、 东风猛士等品牌纷纷推出多电机分布式驱动模式的车型。

电机控制技术的核心是高效电机控制的逆变器技术，该技术需要一个功能强大的 IGBT 模块和一 个与之匹配的直流支撑电容器。根据汽车与配件编辑部发表的《800V 电气架构将如何演进？》， 薄膜电容从 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。 因此多电机配置渗透率的提升，能够增加电机控制器件需求，进而带动薄膜电容器单车配置数 量，从而从用量方面提升薄膜电容器的单车价值量。

目前高压架构下双电机渗透率高。据我们不完全统计，目前已发布的 800V 车型大多数为双电机 分布式驱动模式，部分甚至为三电机分布式驱动模式。这主要是由于目前 800V 架构渗透率不高， 布局 800V 架构的车型主要为高端车型。并且为提升加速性能以及稳定性等，高端车型多采用双 电机分布式驱动模式，因此 800V 架构下双电机渗透率较高。我们预计随着高压架构普及化，单 电机的低端车型逐步搭建高压平台，800V 架构下双电机渗透率将有所下降。

我们预计 2022-2025 年全球 800V 汽车薄膜电容市场空间达 1.45/3.29/11.65/20.89 亿元。我们 测算基于以下假设： 1）全球800V汽车销量：我们预计2022-2025年新能源车800V渗透率分别为2%/4%/10%/15%， 全球 800V 汽车销量分别为 21/52/194/370 万辆。 2）普通车型薄膜电容器单车价值量：我们预计 2022 年普通单电机车型电驱、OBC、DC/DC 以及其他部件的薄膜电容器价值量分别为 250/70/10/10 元/辆，并逐年降低 5%。因此 2022-2025 年普通车型薄膜电容单车价值量分别为 340/323/307/292 元/辆。 3）800V 车型薄膜电容器单车价值量：我们预计 800V 车型的电驱、OBC、DC/DC 等与 DC-Link 电容相关的部件价值量在普通车型的基础上提升 20%，其他部件价值量不变。双电机驱动模 式下电驱的薄膜电容价值量翻倍。因此 2022-2025 年单电机 800V 车型薄膜电容单车价值量 分别为 406/386/366/348 元/辆，双电机 800V 车型薄膜电容单车价值量为 706/671/637/605 元/辆。 4）800V 架构下双电机渗透率：目前已发布的 800V 车型大多数为双电机分布式驱动模式， 我们预计 2022 年 800V 架构下双电机渗透率为 90%。随着 800V 架构逐步普及，800V 架构下 双电机渗透率将逐年下降 2pct。

5.线束：线缆用量降低，高压连接器用量上升

新能源车线缆可以分为高压线缆和低压线缆。根据 EV WIRE 数据，新能源汽车线束单车价值平 均在 5000 元左右，其中高压线束系统单车价值约 2500 元。传统乘用车线束，则按照车型档 次不同，一般汽车线束的单车价值量在 2500、3500、4500 元不等。 线缆价值量降低。据卡倍亿招股书数据，2020 年传统汽车线缆的单车价值量约为 500 元，新能 源汽车线缆单车价值量可达 1000 元。而 800V 能显著降低高压线束线径，减少发热，降低质量， 节约线束成本。电压等级从 400V 提高至 800V，根据最简单的 P=UI，在输出相同功率的情况 下，800V 系统所传输的电流就更小，线缆线径和重量就可以降低，节省线束的成本及安装空间。 以保时捷为例，保时捷 Taycan 在使用了 800V 高压平台后, 800V 电压系统线缆横截面仅为 400V 的一半，车辆内部的铜线总共轻了 4kg。

高压连接器主要使用在新能源汽车高压大电流回路，和导电线缆同时作用，将电池包的能量通 过不同的电气回路，输送到整车系统中各部件，如电池包、电机控制器、DCDC 转换器、充电机 等车身用电单元。乘用电动车中高压连接器数量在 15-20 个之间，在整车电压平台由 400V 向 800V 架构发展，高压连接器性能要求更高，单个高压连接器价格具备向上空间。800V 下高压连 接器为 20-25 个，连接器数量增加。假设原有价格为 100 元左右，不考虑价值量上升情况，单 纯数量增加下单车连接器价值量增长 500 元左右。

6.熔断器：用量提升，新型激励熔断器有望渗透加速

新能源汽车储能采用高压直流电，过电流保护主要依靠高性能熔断器来完成。在车辆长期运动 过程中，电路工作环境复杂，需要耐受机械振动、温度变化、化学腐蚀、电流冲击、车辆碰撞 等状况，以上状况极有可能造成短路故障。而熔断器可以在发生短路是快速切断回路，防止事 故扩大，是新能源电动汽车回路系统中必不可少的安全保护装置。 汽车熔断器可以分为低压和高压两部分，低压熔断器电压一般低于 60VDC，主要是电子熔断器 对车用的低压负载进行保护，如车灯、车窗电机、雨刷器电机、喇叭等，这类保护在传统车辆 和新能源汽车上均有应用。高压保护主要适用于新能源汽车，应用电压一般为 60VDC-1,500VDC， 主要是电力熔断器（新能源汽车高压熔断器）对主回路和辅助回路进行保护。假设原 400V 价格 下采用圆管熔断器，参考中熔电气招股说明书，2020 年大规格圆管熔断器价格为 66.53 元，小 规格圆管熔断器价格为 13.66 元，假设新能源乘用车单车价值量在 108-135 元左右。

800V 平台下，熔断器价值量单车价值量提升 30-130 元左右。1）现有熔断器价值量上升，高压 平台下需要熔断器对绝缘、耐压等方面进行改进，熔断器价值量将相应上升，我们预计 800V 平 台下高压熔断价格提升 30%左右，单车价值量为 140-176 元左右；2）增加激励熔断器，激励熔 断器是主动熔断器的一种，可以沟通过接受控制信号激励保护动作。而在 800V 架构下，车内电 压较高，短路时车外壳导电的风险将大幅增加，加装激励熔断器可以在内部电路短路时主动切 断高压部分，保障行车安全。目前包括宝马、戴姆勒、特斯拉在内的部分国际品牌车厂已开始 将激励熔断器配置在自有车型上。参考中熔电气招股说明书，激励熔断器 2020 年价格约 89 元。