【導讀】全球範圍內，電動汽車（EV）行業正處在一個快速成長期。根據麥肯錫的預測
，在2021至2030的十年間
，全球乘用車的總銷量預計約為8億台，其中電動汽車的銷量將達到約2.2億台，其滲透力可謂勢不可擋。

但伴隨著迅速增長的市場規模
，還有越來越多的“吐槽”。這主要是因為電動汽車作為一個“新物種”，縱有千般優點
，在現階段麵對已曆經百年發展曆程的傳統燃油車，用戶體驗上還是差強人意，這就使得用戶難於實現完美而無憂的“平替”。而槽點主要集中在續航和補能（充電）方麵。

800V高壓充電時代來臨

為了實現電動汽車的快充，優化用戶的駕乘體驗，核心的要義隻有一條——提升功率；而在“如何提升功率”技術路徑的選擇上，則有“大電流”和“高電壓”兩個不同的技術流派。

“大電流”派的思路是在不改變當前電動汽車400V電壓架構的前提下，通過增大電流來提升充電功率。特斯拉就是這個流派的“帶頭大哥”
，其超級充電樁工作電流峰值高達600A
，可提供250kW的功率。

不過“大電流”快充方案有兩個先天的短板：一是大電流會在整個功率傳輸鏈路上產生更高的熱損耗
，需要額外的散熱係統，這無疑會增加係統不確定性；二是為了提供更大的載流能力，需要采用更粗（也更重）的de線xian束shu，以yi及ji體ti積ji更geng大da的de連lian接jie器qi等deng配pei套tao元yuan器qi件jian
，這zhe對dui於yu空kong間jian有you限xian且qie對dui控kong製zhi自zi重zhong有you嚴yan苛ke要yao求qiu的de汽qi車che應ying用yong是shi不bu小xiao的de挑tiao戰zhan。因yin此ci，業ye內nei普pu遍bian的de認ren識shi是shi
，“大電流”的快充方案更容易碰到性能提升的“天花板”。

而與之相比

，“高電壓”方案的思路是將電動汽車充電電壓從傳統的400V提高到800V，無需大幅提升電流也能達到更理想的快充效果
，且不需要更換更粗的線束和相關元器件。而且有研究表明，采用800V高壓模式的快充支持30%-80% SoC最大功率充電
，而低壓大電流模式僅能在10%-20% SoC進行最大功率充電，也就是說800V高壓模式能支持更長時間的快充。

2019年保時捷發布了全球首款采用800V高壓係統的Taycan車型
，僅用23分鍾就能將電池電量從5%充至80%
，這算是給大家打了個樣
，此後越來越多的車企都加入到了這個“800V快充係統”俱樂部，“充電5分鍾，續航200公裏”推廣語的聲浪也越來越大。

雖然800V高壓係統的設計仍麵臨著諸多挑戰
，不過越來越多的人都認同“高電壓”的技術路線終將勝出
，我們正在邁入800V電動汽車的時代。

大功率下的車用元器件

當然，電壓從400V提高到800V這個升級並不簡單。從係統級的角度看，這關係到整個電動汽車的動力係統，涉及逆變器、電機驅動

、DC-DC、車載充電器（OBC）等很多組件子係統的同步升級，可謂牽一發動全身，這就需要設計出新的係統架構去滿足綜合性價比的要求。

從cong元yuan器qi件jian級ji來lai看kan
，在zai更geng大da功gong率lv的de電dian動dong車che係xi統tong中zhong
，必bi然ran要yao求qiu基ji礎chu的de元yuan器qi件jian能neng夠gou經jing得de住zhu考kao驗yan，跟gen上shang市shi場chang發fa展zhan的de要yao求qiu。盡jin管guan通tong過guo一yi些xie巧qiao妙miao的de係xi統tong設she計ji上shang的de優you化hua，很hen多duo400V係統中的元器件在800Vxitongzhongrengrankeyishiyong，danshigenjujishuqushijinxingyupan

，weiyuchoumou，tigongweilaigengdagonglvsuoxudecheyongyuanqijian
，rengranshiyuanqijiangongyingshangzaimianduikuaisufazhandediandongqicheshichangshidebixiuke。

綜合來看，大功率場景中的車用元器件除了要滿足基本的車規要求外，還需要在以下幾個方麵進行“修煉”，建立優勢能力：

更高的功率密度

更高的功率往往伴隨著更高的功率損耗和熱量耗散
，因此就需要元器件在高效率、dinenghaofangmianyouguorenzhichu。yucitongshi
，cheyonghuanjingduikongjiandeminganxing，yeshideyuanqijianwaixingfengzhuangyaojinliangjincou。lianggeyinsudiejia，juyougenggaogonglvmidudeyuanqijian，xianrangengyoujingzhengli。

更高的安全性

功率更高
，意味著在控製和傳輸功率時要確保更高的安全性和可靠性。比如800V架構由於電壓更高，在控製和保護電路中產生損壞電弧的幾率也更大，因此必須要滿足更嚴格的隔離要求。

更精準的感測

想要實現更精準的大功率控製和管理

，一個前提就是要增加係統中的感測元器件，能夠準確測量電池、負載等對象的電信號並將其傳輸到控製側。而元器件數量和係統複雜性的增加
，會提高失效率（FIT），這也會轉變為對功能安全的新挑戰。

xianeryijian，zhiyoubuduanfengfuheyouhuazijidechanpinzuhe，manzushangmianzhexieshejiyaoqiu
，yuanqijianchangshangcainenggoucongrongyingduidagonglvqicheyingyongkaifazhongdezhuduotiaozhan。

Vishay的電動汽車解決方案

車用元器件一直是Vishay的優勢領域。在電動汽車時代
，Vishay也ye在zai進jin一yi步bu鞏gong固gu這zhe一yi優you勢shi，不bu斷duan推tui出chu能neng夠gou滿man足zu電dian動dong汽qi車che大da功gong率lv應ying用yong開kai發fa所suo需xu的de元yuan器qi件jian產chan品pin和he解jie決jue方fang案an。下xia麵mian就jiu是shi其qi中zhong一yi些xie代dai表biao性xing的de產chan品pin。

SQJ汽車用MOSFET

功率MOSFET是大功率汽車應用中最為關鍵的半導體器件之一，隨著電動汽車電源架構的升級，更低損耗
、更高效率
、更高耐壓、更高可靠性的器件自然成為了大家追求的目標。為了實現這一目標
，一方麵人們在積極推動SiC MOSFET這類新型器件的發展和應用，以期獲得性能的全麵提升；另一方麵也在對傳統的Si MOSFET深度挖潛，提供更具性價比的解決方案。

Vishay / Siliconix的SQJ汽車用MOSFET

，是TrenchFET®️ Gen IV N溝道30VDS至100VDS功率MOSFET，這些MOSFET符合AEC-Q101標準
，且100%經過Rg和無鉗位電感開關（UIS）測試，RDS(on)低至0.7 mΩ，且具有行業先進水平的FOM參數
，進一步優化了開關特性。SQJ汽車用MOSFET具有非常低的RDS(on)，在低功耗方麵也很有優勢。該功率MOSFET采用PowerPAK SO-8L封裝，支持很寬的結溫範圍（-55°C至175°C），能夠適應電機驅動、電池管理等嚴苛的電動汽車應用的要求。

圖1：SQJ汽車用MOSFET

（圖源：Vishay）

VOA300汽車級線性光耦合器

在電動汽車電池管理係統（BMS）的(de)開(kai)發(fa)中(zhong)，一(yi)方(fang)麵(mian)需(xu)要(yao)完(wan)成(cheng)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)和(he)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)
，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)還(hai)要(yao)在(zai)高(gao)壓(ya)電(dian)池(chi)側(ce)和(he)低(di)壓(ya)控(kong)製(zhi)側(ce)之(zhi)間(jian)實(shi)現(xian)可(ke)靠(kao)的(de)隔(ge)離(li)
，這(zhe)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)一(yi)款(kuan)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)來(lai)擔(dan)負(fu)這(zhe)個(ge)重(zhong)要(yao)角(jiao)色(se)。

Vishay的VOA300汽車級線性光耦合器專門設計用於BMS中的電壓檢測，器件內部兩端分別集成了一個紅外發射、一個隔離反饋和一個輸出的PIN光電二極管，具有1.4MHz寬帶寬，與其他標準光耦合器相比，在快速響應（1.2μs數據傳輸）、增益穩定性（±0.005% /°C）和隔離電壓（5300VRMS）等方麵都實現了更高的性能。VOA300符合AEC-Q102標準，除了BMS，在車載充電器（OBC）電壓監測
、DC/DC轉換器和AC/DC逆變器級電壓監測方麵也可一展身手。

圖2：VOA300汽車級線性光耦合器

（圖源：Vishay）

WSLP3921和WSLP5931大功率電阻器

在為功率係統提供準確的電流測量時
，需要用到高性能和高可靠性的大功率分流電阻器，在這方麵Vishay有一款非常值得稱道的產品。

Vishay / Dale的WSLP3921和WSLP5931大功率電阻器可以支持高達15W的功率，由於其是由單個金屬條製成，因此具有極低的電阻值（低至0.1mΩ）
，以及0.5nH至5nH的超低電感值。這些表麵貼裝Power Metal Strip®️功率電阻提供3921和5931外殼尺寸
，采用全焊接結構，非常適合用於電流感應、分壓和脈衝應用。符合AEC-Q200標準的WSLP3921和WSLP5931電阻器
，在大功率汽車應用上顯然也是遊刃有餘。

圖3：WSLP3921和WSLP5931大功率電阻器

（圖源：Vishay）

MKP1848Se DC-Link薄膜電容器

在大功率電動汽車係統中，各種元器件無疑會經受更嚴苛的考驗

，這時高可靠性、高穩定性的物料肯定是優選方案。具體到電容器，薄膜電容器憑借其耐高壓、抗紋波能力強、可靠性和安全性高、性能穩定、壽命長

、無極性等優點，在電動汽車應用上頗受青睞，應用廣泛。

在這個產品線上，Vishay / Roederstein的MKP1848Se DC-Link薄膜電容器很值得推薦。該係列汽車級金屬化聚丙烯直流支撐（DC-Link）薄膜電容器具有高紋波電流
、低ESR和ESL等特性
，而且其在額定 UNDC 條件下經受56天60°C
、93%相對濕度的THB測試，具有高達105°C的工作溫度，可靠性和耐用性出眾。同時
，該係列薄膜電容器的高度僅有12mm
，因此十分適合空間受限的汽車應用。MKP1848Se係列薄膜電容器提供1μF至75μF的額定電容值

，容值精度有5%和10%
，額定電壓為500V至1,200V
，符合AEC-Q200標準，在電動汽車中的典型應用包括電源轉換器、板載和感應充電係統
、HVAC係統和電機驅動器等。

圖4：MKP1848Se DC-Link薄膜電容器

（圖源：Vishay）

打造完整參考設計

對於真正的電動汽車大功率係統開發來講
，認識了上述這些適用元器件僅是完成了“選料”的第一步，如何在設計中將它們整合在一起，形成完整、可商用的產品或方案，才是更大的挑戰。

幸運的是，Vishay已經搶先一步意識到這一點，所以近年來一直在基於這些高性能車用元器件
，針對電動汽車大功率應用的“痛點”打造完整的參考設計。這些參考設計包括完整的設計文件和BOM，以及其他相關的設計資源，可以大大加速相關功能組件的評估和研發工作。

比如下麵這款Vishay新近推出的800VDC/ 50A雙向eFuse參考設計，它是采用半導體器件設計的可恢複電子保險絲（efuse）
，可取代機械繼電器和接觸器以及傳統的不可恢複保險絲

，代表著高功率應用中控製和保護係統設計的新趨勢。

圖5：800VDC / 50A雙向eFuse參考設計

（圖源：Vishay）

這個在雙麵四層PCB（FR4）上構建的eFuse參考設計，采用先進的SiC MOSFET作為主開關
，能夠在動力電池組的高壓電源與各種類型的車用負載之間實現快速安全的開關操作，可支持最高50A的工作電流，應對高達40kW的連續功率。值得一提的是
，其在全功率下連續運行時損耗小於25W，因此不需要主動冷卻裝置，由此可見其在高能效設計方麵表現十分出眾。

除了大功率開關控製，這個800VDC雙向eFuse參考設計還具有可靠的保護功能。如果電流超過預定限製，負載將快速從電池組斷開
，以保護電池組和用戶。該eFuse還設計有預載

、連續電流監測和過流保護功能
，故障後關機僅需2.5μs。

圖6：800VDC/ 50A雙向eFuse參考設計電路板

（圖源：Vishay）

在該參考設計的BOM中
，可以看到很多Vishay車用元器件的身影，比如我們上文介紹的VOA300汽車級線性光耦合器，就負責在高壓側和控製側之間提供可靠的隔離，同時提供高達200kHz的數字信號傳輸，使得電壓和電流測量信號能夠“穿過”隔離屏障進行傳輸。同時，WSLP3921功率電阻器在這個eFuse中作為電流感測分流電阻，也是精確測量負載電流不可或缺的一顆料。

總之，通過這樣的參考設計，Vishay將(jiang)各(ge)種(zhong)元(yuan)器(qi)件(jian)整(zheng)合(he)成(cheng)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，呈(cheng)現(xian)在(zai)用(yong)戶(hu)麵(mian)前(qian)，為(wei)大(da)家(jia)帶(dai)來(lai)更(geng)直(zhi)觀(guan)的(de)功(gong)能(neng)和(he)開(kai)發(fa)體(ti)驗(yan)，藉(ji)此(ci)也(ye)讓(rang)自(zi)己(ji)的(de)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)得(de)以(yi)充(chong)分(fen)展(zhan)現(xian)。如(ru)需(xu)了(le)解(jie)更(geng)多(duo)800V、50A 雙向 eFuse 參考設計

，請點擊文末“閱讀原文”。

本文小結

向更大功率係統演進，提供更佳的用戶體驗
，已經成為電動汽車開發中的大趨勢。800V架構及其他大功率的應用開發
，對於很多開發者來說也是一個全新的嚐試，這個過程就像是“烹小鮮”

，需要選擇合適的“食材”（元器件），料理出一道“美味”（解決方案）。

Vishay不僅能夠為你提供所需的好“料”
，還親自“下廚”，用這些好“料”打造出完整的參考設計，讓大家能夠搶“鮮”品嚐到創新科技帶來的全新體驗。這些在800V電動汽車時代選好“料”、烹小鮮的訣竅，歡迎大家一起來圍觀——

來源：Mouser

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

不懂CAN協議
？如何避免總線仲裁失敗

？

自主機器人的分布式傳感器

第三代半導體功率器件在汽車上的應用

應用為導向的混合式步進電機技術大大提升了電機的動態扭矩

種草氮化镓充電器，幾個方麵要注意