动力系统 800V 平台架构

02、为什么新能源汽车会在当下引入 800V 系统？

当前纯电车型日常驾驶中，约 80% 电量消耗在驱动电机中。

逆变器即电机控制器控制着电动机，是汽车中的重要组件之一。

三合一电驱系统

在 Si IGBT 时代，800V 高压平台效率提升小，应用动力不足。

驱动电机系统的效率损耗主要由电机本体损耗及逆变器损耗两部分组成：

第一部分损耗--电机本体损耗：

• 铜损-电机定子绕组（铜线）上的发热损失；
• 铁损在电机使用磁力的系统中，因磁力的变化在电机的铁（或铝）的部分产生涡流而导致的热损失（焦耳热）；
• 杂散损耗归结为电荷不规则流动产生的损耗；
• 风摩损耗。

如下某型 400V 扁线电机，最高效率可达 97%，400V 极氪 001 的威睿电机本体据称最高效率可到98%。

在 400V 阶段已达 97-98% 的最高效率下，单纯采用 800V 平台，对电机本体损耗的降低空间有限。

第二部分损耗：电机逆变器损耗：

• 导通损耗；
• 开关损耗。

如下为本田 400V 平台 IGBT 电机逆变器效率 Map[1]。95% 以上高效区比例接近 50%。

从两部分损耗现状对比来看：

在电机本体损耗（>2%）与电机逆变器损耗 (>4%) 粗略对比中，逆变器损耗相对占大头。

因此，汽车的续航里程与驱动电机主逆变器的效率更为相关。

在第三代功率半导体 SiC MOSFET 成熟之前，新能源车功率部件如驱动电机上使用 Si IGBT 作为逆变器的开关器件，配套耐压等级主要为 650V 左右，更高耐压等级的 IGBT 主要用于电网，电力机车等非消费场合。

从可行性角度，新能源乘用车理论上可使用耐压等级 1200V 的 IGBT 作为 800V 电机控制器的功率开关，在 IGBT 时代即开发 800V 系统。

从性价比角度，800V 电压平台对电机本体效率提升有限，延续使用 1200V IGBT 对损耗占大头的电机逆变器效率无提升，反而带来一系列开发成本上升，大部分车企在 IGBT 时代没有动力应用 800V 平台。

到了 SiC MOSFET 时代，由于关键零件诞生，800V 系统的性能开始得到完善.

第三代半导体材料碳化硅功率器件问世后，因其优良特性得到了广泛关注 [2]。其结合了高频 Si MOSFET 和高压 Si IGBT 的优点：

• 工作频率高-达到 MHz 级，调制自由度更高
• 耐压性能好-高达 3000 kV，应用场景广
• 耐温性能好-可稳定运行在 200℃的高温下
• 集成体积小-较高的工作温度减小了散热器的体积和重量
• 运行效率高-采用 SiC 功率器件由于损耗的降低，提高了电机逆变器等功率部件的效率。如下以 Smart 精灵为例，相同电压平台，道路阻力基本相同的条件下（重量/造型/胎宽几乎无差别）均为威睿电机，使用 SiC 逆变器相比 IGBT 逆变器综合效率提升约 3%。
  注：逆变器效率的实际提升程度还与各家的硬件设计能力及软件开发相关。