В традиционной архитектуре на 400 В используется постоянный магнит.моторыПри высоких токах и высоких скоростях вращения двигатели склонны к нагреву и размагничиванию, что затрудняет повышение общей мощности двигателя. Это открывает возможности для архитектуры 800 В, позволяющей добиться увеличения мощности двигателя при той же силе тока. В рамках архитектуры 800 Вмоторпредъявляются два основных требования: предотвращение коррозии подшипников и повышение изоляционных характеристик.
Тенденции развития технологий:
Технологический процесс намотки электродвигателя: плоская проволока. Электродвигатель с плоской проволокой — это...моторВ нем используется статор с плоской медной обмоткой (в частности, синхронный двигатель с постоянными магнитами). По сравнению с двигателем с круглой обмоткой, двигатель с плоской обмоткой обладает такими преимуществами, как малый размер, высокая степень заполнения пазов, высокая удельная мощность, хорошие показатели NVH (шум, вибрация и жесткость), а также лучшая теплопроводность и теплоотвод. Он лучше отвечает требованиям к малому весу, высокой удельной мощности и другим параметрам, предъявляемым к высоковольтным платформам. В то же время он позволяет снизить проблему коррозии подшипников, вызванную разрушением масляной пленки и образованием тока на валу при высоком напряжении вала.
1. Тенденция развития технологий охлаждения двигателей: масляное охлаждение. Масляное охлаждение решает недостатки технологии водяного охлаждения, уменьшая объем двигателя и увеличивая мощность. Преимущество масляного охлаждения заключается в том, что масло обладает непроводящими и немагнитными свойствами, лучшими изоляционными характеристиками и может напрямую контактировать с внутренними компонентами двигателя. При одинаковых условиях эксплуатации внутренние температуры двигателя с масляным охлаждениеммоторыпримерно на 15% ниже, чем у систем с водяным охлаждением.моторы, что облегчает двигателю рассеивание тепла.
Электрическое управление: альтернативное решение на основе SiC, демонстрирующее преимущества в производительности.
Повышение эффективности, снижение энергопотребления и уменьшение габаритов. С развитием высоковольтной рабочей платформы 800 В для батарей предъявляются более высокие требования к компонентам, связанным с электроприводом и электронным управлением.
Согласно данным компании Fodie Power, устройства на основе карбида кремния обладают следующими преимуществами при применении в контроллерах двигателей:
1. Это позволяет повысить эффективность работы электронной системы управления при низких нагрузках, увеличивая запас хода автомобиля на 5-10%;
2. Увеличение удельной мощности контроллера с 18 кВт/л до 45 кВт/л, что способствует миниатюризации;
3. Повысить эффективность эффективной зоны, на которую приходится 85%, на 6%, а эффективность зоны средней и низкой нагрузки — на 10%;
4. Объем прототипа электронного блока управления на основе карбида кремния уменьшен на 40%, что позволяет эффективно повысить эффективность использования пространства и способствует развитию тенденции миниатюризации.
Расчеты объема рынка систем управления электроникой: объем рынка может достичь 2,5 миллиарда юаней.
Среднегодовой темп роста за три года: 189,9%.
Для пространственного расчета контроллера двигателя в рамках модели транспортного средства 800 В мы предполагаем, что:
1. Транспортное средство на новых источниках энергии, работающее на высоковольтной платформе, оснащено комплектом контроллеров двигателя или электроприводным узлом;
2. Стоимость одного устройства: Исходя из выручки/продаж соответствующих продуктов, указанных в годовом отчете Intel за 2021 год, стоимость составляет 1141,29 юаня/комплект. Учитывая, что популяризация и продвижение устройств на основе карбида кремния в области электронных контрольных устройств в будущем приведут к увеличению стоимости единицы продукции, мы предполагаем, что цена за единицу составит 1145 юаней/комплект в 2022 году и будет расти из года в год.
Согласно нашим расчетам, в 2025 году внутренний и мировой рынок контроллеров электропитания на платформе 800 В составит 1,154 млрд юаней и 2,486 млрд юаней соответственно. Среднегодовой темп роста за 2022-2025 годы составит 172,02% и 189,98%.
Источники питания для транспортных средств: применение SiC-устройств, поддержка разработки устройств на 800 В.
С точки зрения повышения производительности продукта: по сравнению с традиционными кремниевыми МОП-транзисторами, МОП-транзисторы на основе карбида кремния обладают превосходными характеристиками, такими как низкое сопротивление проводимости, более высокое сопротивление напряжению, хорошие высокочастотные характеристики, высокая термостойкость и чрезвычайно малая емкость перехода. По сравнению с автомобильными источниками питания (OBC), оснащенными кремниевыми устройствами, это позволяет увеличить частоту переключения, уменьшить объем, снизить вес, повысить удельную мощность и эффективность. Например, частота переключения увеличилась в 4-5 раз; объем уменьшился примерно в 2 раза; вес уменьшился в 2 раза; удельная мощность увеличилась с 2,1 до 3,3 кВт/л; эффективность повысилась более чем на 3%.
Применение SiC-устройств может помочь автомобильным силовым компонентам соответствовать таким тенденциям, как высокая удельная мощность, высокая эффективность преобразования и миниатюризация, а также лучше адаптироваться к потребностям быстрой зарядки и развитию платформ на 800 В. Применение SiC-устройств в DC/DC-преобразователях также позволяет обеспечить высокое сопротивление напряжению, низкие потери и малый вес устройств.
С точки зрения формирования рыночного роста: для адаптации к традиционной системе быстрой зарядки постоянным током напряжением 400 В, автомобили, оснащенные платформой с напряжением 800 В, должны быть оборудованы дополнительным преобразователем постоянного тока для повышения напряжения с 400 В до 800 В для быстрой зарядки аккумуляторных батарей, что еще больше увеличивает спрос на устройства постоянного тока. В то же время, высоковольтная платформа также способствовала модернизации бортовых зарядных устройств, что привело к появлению новых функций в высоковольтных бортовых зарядных устройствах.
Расчет объема пространства для размещения источников питания транспортных средств: более 3 миллиардов юаней за 25 лет, удвоение среднегодового темпа роста за 22-25 лет.
Для пространственного расчета размещения источника питания транспортного средства (DC/DC-преобразователь и бортовое зарядное устройство) в модели автомобиля с напряжением 800 В мы предполагаем, что:
Новый энергетический автомобиль оснащается комплектом преобразователей постоянного тока и бортовым зарядным устройством (OBC) или комплектом бортовых интегрированных источников питания;
Рыночное пространство для продукции, используемой в качестве источника энергии для транспортных средств = Объем продаж автомобилей на новых источниках энергии × Стоимость отдельного транспортного средства, использующего данную продукцию;
Стоимость одного автомобиля: на основе выручки/объема продаж соответствующего продукта в годовом отчете компании Xinrui Technology за 2021 год. В частности, стоимость преобразователя постоянного тока составляет 1589,68 юаней/автомобиль; стоимость бортового бортового компьютера — 2029,32 юаней/автомобиль.
Согласно нашим расчетам, в 2025 году на платформе 800 В внутренний и мировой рынок преобразователей постоянного тока составят 1,588 млрд юаней и 3,422 млрд юаней соответственно, с среднегодовым темпом роста 170,94% и 188,83% в период с 2022 по 2025 год; внутренний и мировой рынок бортовых зарядных устройств (OBC) составят 2,027 млрд юаней и 4,369 млрд юаней соответственно, с среднегодовым темпом роста 170,94% и 188,83% в период с 2022 по 2025 год.
Эстафета: Рост объемных цен в условиях высокого напряжения
Высоковольтное реле постоянного тока является ключевым компонентом электромобилей, в одном автомобиле используется от 5 до 8 таких реле. Высоковольтное реле постоянного тока — это предохранительный клапан для электромобилей, который переходит в подключенное состояние во время движения автомобиля и может отключать систему накопления энергии от электрической системы в случае отказа автомобиля. В настоящее время электромобили должны быть оснащены 5-8 высоковольтными реле постоянного тока (включая 1-2 основных реле для аварийного переключения высоковольтной цепи в случае аварий или неисправностей цепи; 1 предварительное зарядное устройство для распределения ударной нагрузки от основного реле; 1-2 быстрозарядных устройства для изоляции высокого напряжения в случае внезапных неисправностей цепи; 1-2 обычных зарядных реле; и 1 реле вспомогательной машины высоковольтной системы).
Расчеты объема пространства для ретрансляции: 3 миллиарда юаней в течение 25 лет, при этом среднегодовой темп роста более чем в 2 раза за 22-25 лет.
Для расчета необходимого пространства для реле в автомобиле с напряжением 800 В мы предполагаем, что:
Высоковольтные электромобили необходимо оснащать 5-8 реле, поэтому мы выбираем среднее значение, при потребности одного транспортного средства в 6 реле;
2. Учитывая увеличение стоимости реле постоянного тока на единицу транспортного средства в связи с развитием высоковольтных релейных платформ в будущем, мы предполагаем, что в 2022 году цена за единицу составит 200 юаней, и будем увеличивать ее ежегодно;
Согласно нашим расчетам, рыночный объем рынка высоковольтных реле постоянного тока на платформе 800 В в 2025 году составит около 3 миллиардов юаней, при среднегодовом темпе роста в 202,6%.
Тонкопленочные конденсаторы: лучший выбор в области новых источников энергии.
Тонкопленочные конденсаторы стали предпочтительной альтернативой электролизу в области возобновляемой энергетики. Ключевым компонентом электронной системы управления электромобилей является инвертор. Если колебания напряжения на шине выходят за допустимый диапазон, это может привести к повреждению IGBT-транзисторов. Поэтому необходимо использовать конденсаторы для сглаживания и фильтрации выходного напряжения выпрямителя, а также для поглощения импульсных токов высокой амплитуды. В области инверторов обычно требуются конденсаторы с высокой устойчивостью к импульсным перенапряжениям, высокой безопасностью, длительным сроком службы и высокой термостойкостью. Тонкопленочные конденсаторы лучше соответствуют этим требованиям, что делает их предпочтительным выбором в области возобновляемой энергетики.
Использование отдельных транспортных средств постепенно увеличивается, и спрос на тонкопленочные конденсаторы будет значительно опережать темпы роста индустрии электромобилей. Спрос на высоковольтные платформы для электромобилей вырос, а высококлассные электромобили, оснащенные высоковольтной быстрой зарядкой, как правило, нуждаются в 2-4 тонкопленочных конденсаторах. Спрос на тонкопленочные конденсаторы будет выше, чем на электромобили.
Спрос на тонкопленочные конденсаторы: быстрая зарядка высоким напряжением обеспечивает новый рост, при этом среднегодовой темп роста составит 189,2% в течение 22-25 лет.
Для пространственного расчета тонкопленочных конденсаторов в рамках модели транспортного средства с напряжением 800 В мы предполагаем, что:
1. Цена тонкопленочных конденсаторов варьируется в зависимости от модели автомобиля и мощности двигателя. Чем выше мощность, тем выше номинал и, соответственно, цена. Предположим, средняя цена составляет 300 юаней;
2. Спрос на электромобили с высокоскоростной зарядкой составляет 2-4 единицы на единицу, при этом мы предполагаем средний спрос в 3 единицы на единицу.
Согласно нашим расчетам, объем рынка пленочных конденсаторов, обеспечиваемый моделью быстрой зарядки на 800 В к 2025 году, составит 1,937 миллиарда юаней, при среднегодовом темпе роста 189,2%.
Высоковольтные разъемы: улучшение в использовании и производительности
Высоковольтные разъемы подобны кровеносным сосудам в человеческом организме: их функция заключается в непрерывной передаче энергии от аккумуляторной системы к различным системам.
Что касается дозировки. В настоящее время вся архитектура автомобильной системы по-прежнему в основном основана на напряжении 400 В. Для удовлетворения потребности в быстрой зарядке до 800 В требуется преобразователь постоянного напряжения DC/DC с 800 В на 400 В, что увеличивает количество разъемов. Следовательно, средняя цена высоковольтных разъемов в электромобилях, работающих на 800 В, будет значительно улучшена. Мы оцениваем стоимость одного автомобиля примерно в 3000 юаней (традиционные автомобили с бензиновыми двигателями стоят около 1000 юаней).
С технологической точки зрения, к требованиям к разъемам в высоковольтных системах относятся:
1. Обладает высокими показателями напряжения и тока;
2. Внедрение функций защиты высокого уровня в различных условиях эксплуатации;
Обладают хорошими электромагнитными экранирующими свойствами. Поэтому для соответствия требованиям к характеристикам в условиях напряжения 800 В технологическое усовершенствование высоковольтных разъемов неизбежно.
Предохранители: Повышенная доля новых предохранителей в общем объеме продаж.
Предохранители — это «предохранители» в электромобилях. Предохранитель — это электрическое устройство, которое, когда ток в системе превышает номинальное значение, выделяемое тепло расплавляет предохранитель, тем самым размыкая цепь.
Уровень распространения новых типов предохранителей вырос. Предохранитель с возбуждением срабатывает от электрического сигнала, активируя устройство возбуждения и высвобождая накопленную энергию. Благодаря механической силе он быстро создает разрыв и завершает гашение дуги при большом токе короткого замыкания, тем самым отключая ток и обеспечивая защитное действие. По сравнению с традиционными предохранителями, конденсатор возбуждения обладает такими характеристиками, как малый размер, низкое энергопотребление, высокая токовая нагрузка, устойчивость к большим токовым скачкам, быстрое срабатывание и регулируемое время срабатывания защиты, что делает его более подходящим для высоковольтных систем. В условиях развития архитектуры 800 В уровень распространения предохранителей с возбуждением будет быстро расти, и ожидается, что стоимость одного предохранителя достигнет 250 юаней.
Расчет пространства для предохранителей и высоковольтных разъемов: среднегодовой темп роста = 189,2% в период от 22 до 25 лет.
Для пространственного расчета предохранителей и высоковольтных разъемов в рамках модели транспортного средства с напряжением 800 В мы предполагаем, что:
1. Стоимость высоковольтных разъемов для одного транспортного средства составляет около 3000 юаней/автомобиль;
2. Стоимость предохранителя для одного автомобиля составляет около 250 юаней/автомобиль;
Согласно нашим расчетам, рыночный объем рынка высоковольтных разъемов и предохранителей, обеспечиваемый моделью быстрой зарядки на 800 В в 2025 году, составит 6,458 млрд юаней и 538 млн юаней соответственно, при среднегодовом темпе роста 189,2%.
Дата публикации: 10 ноября 2023 г.
