在汽车行业向新能源转型的进程中，800V高压系统凭借其高效能、快速充电等显著优势，成为电动汽车技术发展的关键方向。深入了解该系统的开发要点，对于提升电动汽车性能、增强市场竞争力至关重要。本文主要围绕800V高压系统，从关键部件选型、测试流程到绝缘材料与工艺等方面展开详细阐述。

一、正负极叠层母排选型

叠层汇流母排在电力电子产品中发挥着关键作用，主要用于实现功率电路和器件之间的电气连接。其独特的正负极层叠平行分布结构，不仅能够有效降低线路分布电感，还能减少功率器件两端的反向峰值电压，进而降低功率器件对电压保护吸收电路的要求。在选型过程中，需重点关注以下关键参数。

（一）电压参数

额定电压应不小于电机控制器的额定输入电压，以确保在正常工作状态下，母排能够承受电机控制器输入的电压，不会因电压过高而损坏。同时，工作电压范围应大于电机控制器的电压工作范围，为系统运行提供一定的电压裕度，应对可能出现的电压波动情况。

（二）电流参数

额定电流值需不小于电机控制器的额定输入电流，保证母排在长期稳定运行时，能够承载电机控制器的正常工作电流。峰值电流必须不小于电机控制器的峰值输入电流，以应对电机启动、加速等瞬间大电流工况，避免母排在高电流冲击下出现故障。

二、被动放电电阻选型

电机控制器必须配备被动放电电阻，这是保障系统安全的重要环节。当工作停止后，母线电压需通过吸收电阻进行放电，且必须在3分钟内将电机控制器内的电压泄放到36V安全电压以下。在选型时，应依据以下原则。

（一）电阻值计算

根据公式R=T/3C（其中T为放电时间，C为薄膜电容的容量）来确定电阻值大小。该公式基于放电时间常数的原理，确保电阻能够在规定时间内完成放电任务。

（二）功率要求

电阻的功率应不小于P=U²/R（其中U为母线电压）。这是因为在正常工作时，被动放电电阻会消耗能量，若其功率不足，可能会因过热而损坏，影响系统的安全性和稳定性。

（三）耐压要求

电阻的额定电压应不小于电池的最高电压，防止在电池电压波动或出现异常情况时，电阻被击穿，导致放电功能失效。

三、功率模组测温方案对比

不同供应商在功率模组测温方面采用了多样化的技术方案，分别各有优劣。英飞凌是在DBC基板上直接放置NTC温度传感器，该方案成本较低，易于实现，且稳定性较好。然而，在堵转工况下，由于热量分布不均匀等因素，其测量温度与结温的差别较大。富士则是在IGBT芯片上集成测温二极管，能够精确反馈结温。但这种方案对芯片工艺要求较高，导致成本增加。阳光电源在器件塑壳表面布置测温点，能较好地反映结温，但由于测温路径和空间的影响，其精度相对在芯片上直接集成的方式略低，且整机工艺较为复杂。特斯拉在塑壳表面照射红外传感器，精度较高。但红外热成像芯片成本高昂，增加了系统的整体成本。

这些测温方案的测量结果会被用于控制策略的标定。通过将实测温度值与软件中预设的结温参考值进行比较，系统可根据比较结果做出相应动作，如对MCU进行降温控制，或对温度、扭矩、转速等参数进行调整，以保障系统在适宜的温度范围内运行，避免因温度过高影响整车动力性和经济性。

四、功率模组方案对比

市场上存在多种功率模组方案，各方案在杂散电感、热阻、功率密度、器件工艺难度、控制器工艺难度和供应链成熟度等方面存在差异。

日立凭借双面水冷设计，冷却面积大，热阻较小，能有效保证温度恒定，功率密度较高。然而，其器件工艺和控制器工艺相对复杂，对制造技术要求较高。阳光电源和特斯拉在设计上进行了优化，杂散电感相对较低。但在控制器工艺方面面临较大挑战，需要精心设计以确保系统的稳定性和可靠性。英飞凌的杂散电感相对较高，但供应链成熟度高，在市场上应用广泛，为产品的供应和维护提供了便利。丹佛斯和博世的各方面性能较为均衡，在不同应用场景中具有一定的适应性。德尔福虽然也是双面冷却，但通过增加多个部件实现，导致器件工艺复杂。目前在长城第一代混动上有应用，随着车企自主开发能力的提升，其应用情况可能会发生变化。

国内车企在功率模组选择上，早期部分车型使用英飞凌的产品较多。近年来，随着阳光电源等企业技术能力的提升，其产品凭借成本优势逐渐得到更广泛应用，但在一些核心部件上仍依赖英飞凌、丹佛斯等企业的芯片。

五、800V高压系统元器件变化

当电驱动系统的标称母线电压从400V提升到800V后，电机控制器内部控制单元电路因主要处理低压信号，基本保持不变。然而，功率单元电路的各部分元器件及其印制电路板（PCB）的设计发生了显著变化。

一是电压等级提升。驱动磁隔离IC、驱动隔离变压器、X电容、Y电容、功率电感、电阻、保险、连接器、线束、功率模块、薄膜电容等元器件的电压等级均需相应提高。例如，X电容和Y电容从X2等级、Y2等级提升到X1等级、Y1等级；功率电感在升压充电过程中，由于电压升高，对其使用的氧化物材料和设计要求也有所改变。

二是绝缘设计变更。随着电压升高，绝缘材料和绝缘结构必须改变。如IC内部绝缘材料及其厚度需调整，以满足更高的耐压需求；爬电距离和电气间隙要增大，防止出现粘连现象；薄膜电容的聚丙烯薄膜厚度不同，内部原设计也需相应调整；原有的功率模块因耐压需求变化，可能不再适用，需要重新选型或设计。

六、高压器件测试

高压器件的测试是确保其质量和可靠性的关键环节，通常包括以下多组测试。

（一）A组-加速环境应力测试（封装可靠性）

涵盖预处理、有偏温度或有偏高速应力试验、高压或无偏高加速应力试验或无偏温湿度试验、温度循环、高温贮存寿命、功率温度循环等项目。通过模拟各种极端环境条件，测试器件封装在不同环境下的可靠性，评估其抵御环境因素影响的能力。

（二）B组-加速寿命模拟测试（器件可靠性）

包括高温工作寿命、早期寿命失效率、非易失性存储器耐久性、数据保持性、工作寿命等测试内容。利用加速测试方法，在较短时间内获取器件在长期使用过程中的可靠性数据，预测其实际使用寿命。

（三）C组-封装可靠性测试

对邦线剪切、绑线应力、可焊性、物理尺寸、锡球剪切、引线完整性等进行测试，检查封装工艺的质量和可靠性，确保器件在封装过程中各项参数符合要求。

（四）D组-晶圆可靠性测试

针对电迁移、经时介质击穿、热载流子注入效应、负偏压温度不稳定性、应力迁移等进行测试，评估晶圆本身的性能和可靠性，保障芯片在长期运行中的稳定性。

（五）E组-电气特性测试

进行应力测试以及试验前后功能/参数测试、静电放电人体模型/机械模式测试、静电放电带电期间模式测试、闩锁效应测试、电分配测试、故障等级测试、特性描述测试、电磁兼容测试等。全面检测器件的电气性能，确保其在各种电气条件下能够正常工作，满足设计要求。

（六）F组-缺陷筛选测试

通过过程平均测试和试验、统计式良率分析等手段，筛选出存在缺陷的器件，统计供应商的生产质量数据，为后续项目选择供应商提供参考依据。

（七）G组-封装完整性测试

进行机械冲击、变频振动、恒加速、粗/细检漏测试和试验、包装跌落、盖板扭力测试和试验、芯片剪切试验、内部水汽含量测试和试验等。检验封装的完整性，防止因封装问题导致器件在运输、使用过程中出现损坏或性能下降。

不同的测试目的和产品类型，测试的侧重点有所不同。例如，在MCU集成或设计过程中，可能更关注A、B、C组测试，同时也会进行电气特性测试、缺陷筛选测试和封装完整性测试，但对一些更细致的晶圆可靠性测试项目可能关注度相对较低。

七、新型绝缘材料与工艺

（一）绝缘材料要求与发展趋势

随着电机电压平台的不断提高，对绝缘材料的性能要求也日益严苛。为避免不同供应商和主机厂测试结果差异过大，需统一测试手段和仪器设备标准。目前，行业致力于开发耐电晕、高PDIV（局部放电起始电压）、高导热、耐高温且耐ATF油的高性能绝缘材料。

电机在运行过程中，存在杂散电压和初始局部放电电压问题。对于油冷电机，随着车辆行驶里程增加，油温升高会导致油的绝缘电阻降低，为维持设计安全性，需要增强PDIV。然而，PDIV值会随温度升高而下降，因此在前期设计开发时，需综合考虑这两个因素，进行优化和平衡。若电机绕组的PDIV值超过允许范围，会引发局部放电，可能导致电机烧毁，在高速行驶时还可能造成撞车或失速等严重后果。

（二）不同电压平台线材要求及材料选择

不同电压平台和年代范围对线材的要求有所不同。220V（2017-2018年）主要要求耐热、绝缘，常见的解决方案材料有PEI、PEI、PAI等。400V（2019-2020年）除耐热、绝缘外，增加了防电晕要求，适用材料包括PAI、PI+PAI等。800V（2022-2023年及以后）需要具备耐热、绝缘、防电晕、高局部放电起始电压以及油品兼容性等特性。目前，一些公司采用PEEK、双PI或PI+PAI等材料作为解决方案。

不同材料在性能上各有优劣。例如，PI材料耐化学性好，附着力强；PEEK材料具有较高的耐电晕性能和柔韧性，但成本相对较高，激光去皮难度较大。在实际应用中，需根据成本、性能等多方面因素综合选择绝缘材料。对于普通民用乘用车，考虑成本因素，PI材料可能是较为合适的选择；而对于800V高压系统，PEEK或PI+PAI的双复合材料可能效果更佳，国内相关企业已具备这些技术方案。

（三）电机绝缘老化及相关测试

电机绝缘老化是由多种因素共同作用导致的，包括热应力、机械应力、环境因素（如污损、吸潮、腐蚀）等。老化过程会使电机绝缘出现分层、龟裂、磨损、变质等问题，进而引发局部放电，导致泄漏电流增大，产生漏电通道，最终损坏主绝缘。

为评估绝缘材料性能，会进行一系列测试。一是PDIV测试，测试结果表明，随着温度升高，不同材料的绝缘漆PDIV值呈下降趋势。实际应用中，油温通常控制在八九十度左右，但为了满足高性能跑车等特殊应用场景的需求，测试会涵盖更广泛的温度范围。在相同测试条件下（尺寸2.0x3.0mm，厚度120±5μm），PEEK材料的PDIV值相对较高，PI材料次之，PAI(CR)材料较低。

二是BDV测试，击穿电压（BDV）测试结果显示，其变化率相对PDIV测试较为平缓。同样条件下，PEEK材料的BDV值最高，PI材料和PAI(CR)材料依次降低。

三是老化试验。对PDIV和BDV进行老化试验后发现，PEEK材料在老化过程中性能相对稳定，降幅较小。在220℃老化28天后，PEEK材料的PDIV降幅约为8.88%，BDV降幅约为6.29%；而PAI(CR)和PI材料的降幅相对较大，PDIV降幅分别达到27.65%和23.13%，BDV降幅分别为12.79%和20.29%。 

此外，在测试过程中，还需关注扁线周边绝缘层厚度变化、表面破损情况以及油品与扁线的兼容性等问题。通常会筛选3-4家油品供应商，确保油品的耐腐蚀等级符合要求，以保障系统的长期稳定运行。