موتور: سیم تخت + خنک‌کننده روغن برای بهبود چگالی توان و راندمان موتور

تحت معماری سنتی ۴۰۰ ولت، آهنربای دائمیموتورهامستعد گرم شدن و مغناطیس‌زدایی در شرایط جریان بالا و سرعت بالا هستند و بهبود کلی توان موتور را دشوار می‌کنند. این امر فرصتی را برای معماری 800 ولت فراهم می‌کند تا به افزایش توان موتور تحت همان شدت جریان دست یابد. تحت معماری 800 ولت،موتوربا دو الزام اصلی روبرو است: جلوگیری از خوردگی یاتاقان و بهبود عملکرد عایق.

روندهای مسیر فناوری:

مسیر فرآیند سیم پیچی موتور: سیم تخت. یک موتور سیم تخت به یک ... اشاره داردموتورکه از یک استاتور سیم‌پیچ مسطح با روکش مسی (به‌ویژه یک موتور سنکرون آهنربای دائم) استفاده می‌کند. در مقایسه با موتور سیم‌گرد، یک موتور سیم‌گرد مزایایی مانند اندازه کوچک، سرعت پر شدن بالای شیار، چگالی توان بالا، عملکرد NVH خوب و هدایت حرارتی و عملکرد اتلاف حرارت بهتر دارد. این موتور می‌تواند به طور بهتری الزامات عملکردی سبک، چگالی توان بالا و سایر الزامات عملکردی را در پلتفرم‌های ولتاژ بالا برآورده کند. در عین حال، می‌تواند مشکل خوردگی یاتاقان ناشی از تجزیه لایه روغن و تشکیل جریان شفت را در هنگام بالا بودن ولتاژ شفت کاهش دهد.

۱. روند فناوری خنک‌کننده موتور: خنک‌کننده روغنی. خنک‌کننده روغنی با کاهش حجم موتور و افزایش قدرت، معایب فناوری خنک‌کننده آبی را برطرف می‌کند. مزیت خنک‌کننده روغنی این است که روغن دارای خواص غیررسانا و غیرمغناطیسی، عملکرد عایق‌بندی بهتر و امکان تماس مستقیم با اجزای داخلی موتور است. در شرایط عملیاتی یکسان، دمای داخلی خنک‌کننده روغنیموتورهاحدود ۱۵٪ کمتر از خنک‌کننده‌های آبی هستندموتورهاو باعث می‌شود موتور راحت‌تر گرما را دفع کند.

کنترل الکتریکی: راهکار جایگزین SiC، با مزایای عملکردی برجسته

بهبود راندمان، کاهش مصرف برق و کاهش حجم. با پیشرفت پلتفرم کاری ولتاژ بالای ۸۰۰ ولت برای باتری‌ها، الزامات بالاتری برای اجزای مربوط به درایو الکتریکی و کنترل الکترونیکی مطرح شده است.

طبق داده‌های Fodie Power، دستگاه‌های کاربید سیلیکون در کاربرد محصولات کنترل‌کننده موتور مزایای زیر را دارند: 

۱. می‌تواند کارایی بارهای کم در سیستم کنترل الکترونیکی را بهبود بخشد و برد خودرو را ۵ تا ۱۰ درصد افزایش دهد.

۲. افزایش چگالی توان کنترلر از ۱۸ کیلووات بر لیتر به ۴۵ کیلووات بر لیتر، که منجر به کوچک‌سازی می‌شود؛

۳. افزایش راندمان ناحیه کارآمد که ۸۵٪ را تشکیل می‌دهد به میزان ۶٪ و افزایش راندمان ناحیه بار متوسط ​​و کم به میزان ۱۰٪؛

۴. حجم نمونه اولیه کنترل الکترونیکی کاربید سیلیکون ۴۰٪ کاهش یافته است، که می‌تواند به طور مؤثر استفاده از فضا را بهبود بخشد و به روند توسعه کوچک‌سازی کمک کند.

محاسبه فضای کنترل الکتریکی: اندازه بازار ممکن است به 2.5 میلیارد یوان برسد،

نرخ رشد مرکب سالانه سه ساله: ۱۸۹.۹٪

برای محاسبه مکانی کنترلر موتور تحت مدل خودروی ۸۰۰ ولت، فرض می‌کنیم که:

۱. یک وسیله نقلیه انرژی نو تحت یک پلتفرم ولتاژ بالا به مجموعه‌ای از کنترل‌کننده‌های موتور یا یک مجموعه درایو الکتریکی مجهز شده است.

۲. ارزش یک خودرو: بر اساس درآمد/فروش محصولات مربوطه که در گزارش سالانه ۲۰۲۱ اینتل اعلام شده است، ارزش آن ۱۱۴۱.۲۹ یوان در هر مجموعه است. با توجه به اینکه محبوبیت و ترویج دستگاه‌های کاربید سیلیکون در زمینه محصولات کنترل الکترونیکی در آینده منجر به افزایش ارزش واحد محصولات خواهد شد، فرض می‌کنیم که قیمت واحد در سال ۲۰۲۲، ۱۱۴۵ یوان در هر مجموعه باشد و سال به سال افزایش یابد.

طبق محاسبات ما، در سال ۲۰۲۵، فضای بازار داخلی و جهانی برای کنترل‌کننده‌های الکتریکی روی پلتفرم ۸۰۰ ولت به ترتیب ۱.۱۵۴ میلیارد یوان و ۲.۴۸۶ میلیارد یوان خواهد بود. نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) برای سال‌های ۲۲ تا ۲۵ به ترتیب ۱۷۲.۰۲٪ و ۱۸۹.۹۸٪ خواهد بود.

منبع تغذیه خودرو: کاربرد دستگاه SiC، پشتیبانی از توسعه 800 ولت

از نظر بهبود عملکرد محصول: در مقایسه با لوله‌های MOS سیلیکونی سنتی، لوله‌های MOS سیلیکون کاربید دارای ویژگی‌های بسیار خوبی مانند مقاومت رسانایی کم، مقاومت ولتاژ بالاتر، ویژگی‌های فرکانس بالای خوب، مقاومت در برابر دمای بالا و ظرفیت اتصال بسیار کوچک هستند. در مقایسه با محصولات منبع تغذیه خودرو (OBC) مجهز به دستگاه‌های مبتنی بر سیلیکون، می‌تواند فرکانس سوئیچینگ را افزایش دهد، حجم را کاهش دهد، وزن را کاهش دهد، چگالی توان را بهبود بخشد و راندمان را افزایش دهد. به عنوان مثال، فرکانس سوئیچینگ 4-5 برابر افزایش یافته است؛ حجم حدود 2 برابر کاهش یافته است؛ وزن 2 برابر کاهش یافته است؛ چگالی توان از 2.1 به 3.3 کیلووات بر لیتر افزایش یافته است؛ راندمان 3٪ یا بیشتر بهبود یافته است.

کاربرد دستگاه‌های SiC می‌تواند به محصولات قدرت خودرو کمک کند تا با روندهایی مانند چگالی توان بالا، راندمان تبدیل بالا و کوچک‌سازی سبک وزن مطابقت داشته باشند و با نیازهای شارژ سریع و توسعه پلتفرم‌های 800 ولت بهتر سازگار شوند. کاربرد دستگاه‌های قدرت SiC در DC/DC همچنین می‌تواند مقاومت ولتاژ بالا، تلفات کم و وزن سبک را برای دستگاه‌ها به ارمغان بیاورد.

از نظر ایجاد رشد بازار: برای سازگاری با شارژ سریع سنتی ۴۰۰ ولت DC، خودروهای مجهز به پلتفرم ولتاژ ۸۰۰ ولت باید به یک مبدل DC/DC اضافی مجهز شوند تا ۴۰۰ ولت را به ۸۰۰ ولت برای شارژ سریع DC باتری‌های برق افزایش دهند، که این امر تقاضا برای دستگاه‌های DC/DC را بیشتر افزایش می‌دهد. در عین حال، پلتفرم ولتاژ بالا همچنین ارتقاء شارژرهای داخلی را ارتقا داده و موارد جدیدی را به OBC های ولتاژ بالا اضافه کرده است.

محاسبه فضای تأمین برق خودرو: بیش از ۳ میلیارد یوان در فضا در ۲۵ سال، دو برابر شدن نرخ رشد مرکب سالانه در ۲۲ تا ۲۵ سال

برای محاسبه مکانی حاصلضرب منبع تغذیه خودرو (مبدل DC/DC و شارژر خودرو OBC) تحت مدل خودرو ۸۰۰ ولت، فرض می‌کنیم که:

یک وسیله نقلیه انرژی نو به مجموعه‌ای از مبدل‌های DC/DC و یک شارژر داخلی OBC یا مجموعه‌ای از محصولات یکپارچه برق داخلی مجهز شده است؛

فضای بازار برای محصولات انرژی خودرو = فروش خودروهای انرژی نو × ارزش خودرو به ازای هر محصول مربوطه؛

ارزش یک خودرو: بر اساس درآمد/حجم فروش محصول مربوطه در گزارش سالانه 2021 شرکت Xinrui Technology. در میان آنها، مبدل DC/DC، 1589.68 یوان برای هر خودرو و OBC داخلی، 2029.32 یوان برای هر خودرو است.

طبق محاسبات ما، تحت پلتفرم ۸۰۰ ولت در سال ۲۰۲۵، فضای بازار داخلی و جهانی برای مبدل‌های DC/DC به ترتیب ۱.۵۸۸ میلیارد یوان و ۳.۴۲۲ میلیارد یوان با نرخ رشد مرکب سالانه ۱۷۰.۹۴٪ و ۱۸۸.۸۳٪ از سال ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۵ خواهد بود؛ فضای بازار داخلی و جهانی برای شارژر داخلی خودرو (OBC) به ترتیب ۲.۰۲۷ میلیارد یوان و ۴.۳۶۹ میلیارد یوان با نرخ رشد مرکب سالانه ۱۷۰.۹۴٪ و ۱۸۸.۸۳٪ از سال ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۵ است.

رله: افزایش قیمت حجم تحت روند ولتاژ بالا

رله جریان مستقیم ولتاژ بالا، جزء اصلی خودروهای انرژی نو است که در هر خودرو 5 تا 8 بار شارژ می‌شود. رله جریان مستقیم ولتاژ بالا، یک سوپاپ اطمینان برای خودروهای انرژی نو است که در حین کارکرد خودرو وارد حالت اتصال می‌شود و می‌تواند سیستم ذخیره انرژی را در صورت خرابی خودرو از سیستم الکتریکی جدا کند. در حال حاضر، خودروهای انرژی نو باید به 5 تا 8 رله جریان مستقیم ولتاژ بالا مجهز شوند (شامل 1-2 رله اصلی برای تعویض اضطراری مدار ولتاژ بالا در صورت بروز تصادف یا ناهنجاری‌های مدار؛ 1 پیش شارژر برای تقسیم بار ضربه‌ای رله اصلی؛ 1-2 شارژر سریع برای جداسازی ولتاژ بالا در صورت بروز ناهنجاری‌های ناگهانی مدار؛ 1-2 رله شارژ معمولی؛ و 1 رله کمکی دستگاه سیستم ولتاژ بالا).

محاسبه فضای رله: ۳ میلیارد یوان در فضا ظرف ۲۵ سال، با نرخ رشد مرکب سالانه بیش از ۲ برابر در ۲۲ تا ۲۵ سال 

برای محاسبه فضای رله تحت مدل خودروی ۸۰۰ ولت، فرض می‌کنیم که:

وسایل نقلیه انرژی نو با ولتاژ بالا باید به ۵ تا ۸ رله مجهز شوند، بنابراین ما میانگین را انتخاب می‌کنیم، با تقاضای ۶ رله برای هر وسیله نقلیه؛

۲. با توجه به افزایش ارزش رله‌های DC به ازای هر وسیله نقلیه به دلیل ارتقای پلتفرم‌های رله ولتاژ بالا در آینده، قیمت واحد ۲۰۰ یوان برای هر واحد در سال ۲۰۲۲ را در نظر می‌گیریم و سال به سال آن را افزایش می‌دهیم؛

طبق محاسبات ما، فضای بازار برای رله‌های DC ولتاژ بالا در پلتفرم ۸۰۰ ولت در سال ۲۰۲۵ نزدیک به ۳ میلیارد یوان با نرخ رشد مرکب سالانه ۲۰۲.۶ درصد است.

خازن‌های فیلم نازک: اولین انتخاب در حوزه انرژی‌های نو

فیلم‌های نازک به جایگزین ترجیحی الکترولیز در حوزه انرژی‌های نو تبدیل شده‌اند. جزء اصلی سیستم کنترل الکترونیکی خودروهای انرژی نو، اینورتر است. اگر نوسان ولتاژ روی باس‌بار از محدوده مجاز فراتر رود، باعث آسیب به IGBT می‌شود. بنابراین، استفاده از خازن‌ها برای صاف کردن و فیلتر کردن ولتاژ خروجی یکسوکننده و جذب جریان پالس با دامنه بالا ضروری است. در حوزه اینورتر، معمولاً خازن‌هایی با مقاومت ولتاژ ضربه قوی، ایمنی بالا، طول عمر طولانی و مقاومت در برابر دمای بالا مورد نیاز است. خازن‌های فیلم نازک می‌توانند الزامات فوق را بهتر برآورده کنند و آنها را به انتخاب ترجیحی در حوزه انرژی‌های نو تبدیل می‌کنند.

استفاده از خودروهای تک‌سرنشین به تدریج در حال افزایش است و تقاضا برای خازن‌های فیلم نازک بسیار بیشتر از نرخ رشد صنعت خودروهای انرژی نو خواهد بود. تقاضا برای پلتفرم‌های خودروهای انرژی نو با ولتاژ بالا افزایش یافته است، در حالی که خودروهای برقی رده بالا مجهز به شارژ سریع ولتاژ بالا معمولاً باید به ۲ تا ۴ خازن فیلم نازک مجهز شوند. محصولات خازن فیلم نازک با تقاضای بیشتری نسبت به خودروهای انرژی نو مواجه خواهند شد.

تقاضا برای خازن‌های فیلم نازک: شارژ سریع ولتاژ بالا رشد جدیدی را به همراه دارد، با نرخ رشد سالانه ۱۸۹.۲٪ برای ۲۲ تا ۲۵ سال

برای محاسبه مکانی خازن‌های لایه نازک تحت مدل خودرو ۸۰۰ ولت، فرض می‌کنیم که:

۱. قیمت خازن‌های فیلم نازک بسته به مدل‌های مختلف خودرو و قدرت موتور متفاوت است. هرچه قدرت بالاتر باشد، مقدار آن نیز بیشتر و به تبع آن قیمت نیز بالاتر است. با فرض قیمت متوسط ​​۳۰۰ یوان؛

۲. تقاضا برای خودروهای انرژی نو با شارژ سریع فشار بالا، ۲ تا ۴ دستگاه به ازای هر واحد است و ما میانگین تقاضا را ۳ دستگاه به ازای هر واحد فرض می‌کنیم.

طبق محاسبه ما، فضای خازن لایه‌ای که توسط مدل شارژ سریع ۸۰۰ ولتی در سال ۲۰۲۵ ایجاد می‌شود، ۱.۹۳۷ میلیارد یوان با نرخ رشد مرکب سالانه ۱۸۹.۲٪ است.

کانکتورهای ولتاژ بالا: بهبود در استفاده و عملکرد

کانکتورهای ولتاژ بالا مانند رگ‌های خونی در بدن انسان هستند، وظیفه آنها انتقال مداوم انرژی از سیستم باتری به سیستم‌های مختلف است.

از نظر دوز. در حال حاضر، کل معماری سیستم خودرو هنوز عمدتاً مبتنی بر ۴۰۰ ولت است. برای پاسخگویی به تقاضا برای شارژ سریع ۸۰۰ ولت، مبدل ولتاژ DC/DC از ۸۰۰ ولت به ۴۰۰ ولت مورد نیاز است، در نتیجه تعداد کانکتورها افزایش می‌یابد. بنابراین، ASP کانکتور ولتاژ بالا در خودروهای انرژی نو تحت معماری ۸۰۰ ولت به طور قابل توجهی بهبود خواهد یافت. ما تخمین می‌زنیم که ارزش یک خودرو حدود ۳۰۰۰ یوان باشد (خودروهای سوختی سنتی ارزشی حدود ۱۰۰۰ یوان دارند).

از نظر فناوری، الزامات کانکتورها در سیستم‌های ولتاژ بالا عبارتند از:

1. دارای ولتاژ بالا و عملکرد جریان بالا؛

۲. پیاده‌سازی عملکردهای حفاظتی سطح بالا تحت شرایط کاری مختلف؛

از عملکرد محافظت الکترومغناطیسی خوبی برخوردار باشند. بنابراین، برای برآورده کردن الزامات عملکرد تحت روند ۸۰۰ ولت، تکرار فناوری کانکتورهای ولتاژ بالا اجتناب‌ناپذیر است.

فیوزها: افزایش نرخ نفوذ فیوزهای جدید

فیوزها "فیوزهای" وسایل نقلیه انرژی نو هستند. فیوز یک وسیله الکتریکی است که وقتی جریان در سیستم از مقدار نامی بیشتر شود، گرمای تولید شده باعث ذوب شدن مذاب می‌شود و به هدف قطع مدار می‌رسد.

نرخ نفوذ فیوزهای جدید افزایش یافته است. فیوز تحریک توسط یک سیگنال الکتریکی برای فعال کردن دستگاه تحریک فعال می‌شود و به آن اجازه می‌دهد انرژی ذخیره شده را آزاد کند. از طریق نیروی مکانیکی، به سرعت یک وقفه ایجاد می‌کند و خاموش کردن قوس یک جریان خطای بزرگ را کامل می‌کند، در نتیجه جریان را قطع می‌کند و به عمل حفاظت دست می‌یابد. در مقایسه با فیوزهای سنتی، خازن تحریک دارای ویژگی‌های اندازه کوچک، مصرف برق کم، ظرفیت حمل جریان قوی، مقاومت در برابر شوک‌های جریان بزرگ، عملکرد سریع و زمان‌بندی حفاظت قابل کنترل است که آن را برای سیستم‌های ولتاژ بالا مناسب‌تر می‌کند. تحت روند معماری ۸۰۰ ولت، نرخ نفوذ فیوزهای تحریک در بازار به سرعت افزایش می‌یابد و انتظار می‌رود ارزش یک وسیله نقلیه به ۲۵۰ یوان برسد.

محاسبه فضا برای فیوزها و کانکتورهای ولتاژ بالا: نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) برابر با ۱۸۹.۲٪ از ۲۲ تا ۲۵ سال

برای محاسبه مکانی فیوزها و کانکتورهای ولتاژ بالا تحت مدل خودروی ۸۰۰ ولت، فرض می‌کنیم که:

۱. ارزش کانکتورهای ولتاژ بالا برای هر خودرو حدود ۳۰۰۰ یوان در هر خودرو است؛

۲. ارزش فیوز برای هر خودرو حدود ۲۵۰ یوان در هر خودرو است؛

 طبق محاسبات ما، فضای بازار برای کانکتورها و فیوزهای ولتاژ بالا که توسط مدل شارژ سریع ۸۰۰ ولتی در سال ۲۰۲۵ ایجاد می‌شود، به ترتیب ۶.۴۵۸ میلیارد یوان و ۵۳۸ میلیون یوان با نرخ رشد مرکب سالانه ۱۸۹.۲٪ است.