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【導(dǎo)語(yǔ)】電動(dòng)汽車配電箱主要核心元器件屬于高壓部件，技術(shù)含量要求高，國(guó)外企業(yè)有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。部分國(guó)內(nèi)企業(yè)通過采購(gòu)國(guó)外元器件進(jìn)行組裝。一般來講，國(guó)內(nèi)外大型高壓配電箱企業(yè)均能提供60%以上的核心零部件。
電動(dòng)汽車高壓配電箱（PDU），又稱為高壓配電盒，是高壓系統(tǒng)分配單元。電動(dòng)汽車具有高電壓和大電流的特點(diǎn)，通常配備300V以上的高壓系統(tǒng)，工作電流可達(dá)200A以上，可能危及人身安全和高壓零部件的使用安全性。因此，在設(shè)計(jì)和規(guī)劃高壓動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，不僅要充分滿足整車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，還要確保汽車運(yùn)行安全、駕乘人員安全和汽車運(yùn)行環(huán)境安全。
通常，與動(dòng)力電池相關(guān)的高壓元器件，如各回路的接觸器及保險(xiǎn)絲等集成在動(dòng)力電池包內(nèi)。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能量存儲(chǔ)裝置，受整車尺寸及布置的影響，可用空間非常有限。同時(shí)，需要保證動(dòng)力電池系統(tǒng)維修的便利性，減少拆卸動(dòng)力電池包的次數(shù)，高壓箱應(yīng)運(yùn)而生。
電動(dòng)汽車高壓箱（PDU）的功能是保障整車系統(tǒng)動(dòng)力電能的傳輸，是動(dòng)力電池與各高壓設(shè)備的電源和信號(hào)傳遞的橋梁。并隨時(shí)檢測(cè)整個(gè)高壓系統(tǒng)的絕緣故障、斷路故障、接地故障及高壓故障等。
在電動(dòng)汽車上，與高壓配電盒相連接的高壓部件包括：動(dòng)力電池、電機(jī)控制器、變頻器、逆變電源、電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)除霜、充電座等。
圖表 1 典型純電動(dòng)汽車整車工作原理圖
資料來源：一覽眾咨詢
圖表 2 純電動(dòng)汽車高壓系統(tǒng)原理圖
資料來源：一覽眾咨詢
一般來講，高壓配電箱的設(shè)計(jì)原則為：器件布置緊湊、體積小，易于拆卸和裝配。由于箱體空間較小，電流較大，因此設(shè)計(jì)注重散熱布置，避免溫度聚焦升高導(dǎo)致潛在安全隱患。
從整車空間、整車架構(gòu)的復(fù)雜度及成本考慮，業(yè)界廣泛采用集中式高壓電氣系統(tǒng)架構(gòu)配電。高壓動(dòng)力電源直接進(jìn)入高壓配電盒后根據(jù)系統(tǒng)的需要分配到系統(tǒng)高壓電氣產(chǎn)品，對(duì)如何保證整個(gè)高壓系統(tǒng)及其各個(gè)電器設(shè)備的安全性、系統(tǒng)絕緣、電磁干擾及屏蔽、密封及耐振動(dòng)等具有很高的要求。
在電動(dòng)汽車未大規(guī)模普及前，高壓配電箱設(shè)計(jì)及技術(shù)還存在諸多改進(jìn)的地方。市面上存在的高壓配電盒大都沿用工業(yè)高壓配電箱的設(shè)計(jì)理念，其安全性、可靠性和耐久性都滿足不了汽車的要求。例如，對(duì)于大功率的容性負(fù)載像馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器和電壓轉(zhuǎn)換電器（DC/DC），都需要進(jìn)行預(yù)充電處理及狀態(tài)監(jiān)控。傳統(tǒng)的電氣線路很難做到有效的監(jiān)控，極易造成高壓開關(guān)零件的損壞（如端子粘連等）。業(yè)界往往采用電氣參數(shù)相對(duì)較高的產(chǎn)品解決這個(gè)問題，但在體積及成本上并不盡人意。
目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)開始開發(fā)智能高壓配電箱，一般采用鑄鋁外殼和接插件，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67具有電流、電壓采集功能具有高壓連接監(jiān)控和絕緣監(jiān)控功能具有高壓安全管理功能具有高壓配電管理功能，具備預(yù)充電功能。未來高壓配電箱將朝體積小、輕量化、智能化方向發(fā)展。
純電動(dòng)汽車高壓配電盒里面有銅牌、斷路器、空開、接觸器、軟啟、變頻器、變壓器、接觸器、高壓繼電器、熔斷器、浪涌保護(hù)器、互感器、電流表、電壓表、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。（各類元器件市場(chǎng)及企業(yè)分析詳見一覽眾咨詢發(fā)布的《2016-2020年中國(guó)新能源汽車核心零部件行業(yè)投資前景報(bào)告》）
高壓繼電器
新能源汽車主電路電壓一般都大于 200V，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車的 12-48V，新能源汽車除需要傳統(tǒng)汽車所需的低電壓繼電器以外，還需配備特殊的高壓直流繼電器。每臺(tái)新能源汽車需配備 5-8 只高壓直流繼電器——2 個(gè)主繼電器、1 個(gè)預(yù)充電器、2 個(gè)急速充電器、2 個(gè)普通充電繼電器和 1 個(gè)高壓系統(tǒng)輔助機(jī)器繼電器。
市場(chǎng)格局方面，新能源汽車用的高壓直流繼電器對(duì)技術(shù)含量要求更高，目前只有松下、歐姆龍、泰科和宏發(fā)等為數(shù)不多的廠商具有批量供應(yīng)的能力。全球汽車?yán)^電器行業(yè)集中度高，泰科、松下等跨國(guó)公司占據(jù) 60%以上份額。
高壓連接器
2009年至2014年，汽車連接器市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)了11%，并達(dá)到近120億美元的市場(chǎng)產(chǎn)值，預(yù)計(jì)汽車連接器產(chǎn)值將在2019年超過160億美元，并保持有7%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。電動(dòng)汽車汽車連接器不同于傳統(tǒng)工業(yè)及傳統(tǒng)汽車用連接器，傳統(tǒng)的連接器設(shè)備難以滿足其大電流、高電壓的要求，所以連接器廠商也都在布局針對(duì)新能源汽車的大功率連接產(chǎn)品。
高壓線束
高壓線束是電動(dòng)汽車?yán)锩娴倪B接器和線纜在整個(gè)車運(yùn)行當(dāng)中非常關(guān)鍵的連接件，影響高壓線束的隱患主要有是過熱或燃燒，以及惡劣環(huán)境對(duì)線束的應(yīng)還有屏蔽性能、進(jìn)水進(jìn)塵的風(fēng)險(xiǎn)等。
我國(guó)在電壓高壓線束方面一直都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以前實(shí)行的GB/T25085、 GB/T25087《道路車輛用60-600V低壓電纜》脫胎于IS06722，對(duì)于額定電壓60-600V的單芯或多芯電纜做了規(guī)定和要求，但是對(duì)于新能源汽車使用的600V以上的高壓線纜，則一直存在標(biāo)準(zhǔn)的缺失和空白。2016年8月，工信部批準(zhǔn)發(fā)布了汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 1037-2016《道路車輛用高壓電纜》，并于2016年9月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了額定電壓 AC 1000 V/DC 1500 V 及以下道路車輛用高壓電纜的要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝和標(biāo)記。
由于汽車線束是影響整車電氣性能的關(guān)鍵性零配件，所以世界上各大生產(chǎn)商與專業(yè)的線束生產(chǎn)商通常保持了長(zhǎng)久而密切的穩(wěn)定合作關(guān)系。全球汽車線束廠家高度壟斷，主要的四家生產(chǎn)商占有了超過75%的市場(chǎng)。其中大多數(shù)日本的汽車線纜生產(chǎn)商原本從事于電線線纜的生產(chǎn)，有很好的產(chǎn)品技術(shù)傳承，同時(shí)，住友等公司還掌握上游的礦業(yè)資源，成本控制力比較好。
圖表 3 全球汽車線束主要生產(chǎn)企業(yè)及市場(chǎng)占有率
由于我國(guó)汽車線束產(chǎn)業(yè)起步較晚,目前,大多數(shù)為外資或合資企業(yè)，占到我國(guó)線束產(chǎn)業(yè)的42%,其次是一些民營(yíng)的較大型的汽車零部件廠商，占有率為37%，而國(guó)營(yíng)汽車線束企業(yè)占21%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前外商在我國(guó)投資的線束企業(yè)已達(dá)100余家，國(guó)際著名的汽車線束企業(yè)幾乎都在中國(guó)建立了合資或獨(dú)資企業(yè)。
圖表 4 國(guó)內(nèi)線束企業(yè)性質(zhì)分布
數(shù)據(jù)來源：一覽眾咨詢
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