Høyspenning driver flere industrikjeder

800V høyspenningsplattformen har en mindre diameter på ledningsnettet, noe som reduserer kostnadene og vekten. Tverrsnittsarealet til DC-kablene som overfører strøm mellom 800V-batteripakken og trekkomformeren, hurtigladeporter og andre høyspentsystemer kan reduseres, noe som reduserer kostnadene og vekten. For eksempel bruker Tesla Model 3 3/0 AWG kobbertråd mellom batteripakken og hurtigladeporten. For et 800V-system vil halvering av kabelarealet til 1 AWG-kabel kreve 0,76 kg mindre kobber per meter kabel, og dermed spare titalls dollar i kostnader. Oppsummert har 400V-systemer lavere BMS-kostnad, litt høyere energitetthet og pålitelighet på grunn av mindre krypeavstander og mindre krav til elektrisk klaring rundt buss og PCB. 800V-systemet har derimot mindre strømkabler og høyere hurtigladehastigheter. I tillegg kan bytte til 800V batteripakker også forbedre effektiviteten til drivverket, spesielt trekk-omformeren. Denne økningen i effektivitet kan gjøre størrelsen på batteripakken mindre. Kostnadsbesparelsene på dette området og når det gjelder kabler kan veie opp for 800V-batteriet. Pakke ekstra BMS-kostnad. I fremtiden, med storskala produksjon av komponenter og den modne balansen mellom kostnad og nytte, vil flere og flere elektriske kjøretøy ta i bruk 800V-bussarkitekturen.

2.2.2 Strømbatteri: superrask lading vil bli en trend

Som kjerneenergikilden til nye energikjøretøyer, gir strømbatteri PACK drivkraft til kjøretøyet. Den består hovedsakelig av fem deler: strømbatterimodul, struktursystem, elektrisk system, termisk styringssystem og BMS:

1) Strømbatterimodulen er som "hjertet" til batteripakken for å lagre og frigjøre energi;

2) Mekanismesystemet kan betraktes som "skjelettet" til batteripakken, som hovedsakelig består av batteripakkens øvre deksel, brett og forskjellige braketter, som spiller rollene som støtte, mekanisk støtmotstand, vanntett og støvtett;

3) Det elektriske systemet består hovedsakelig av høyspentledningsnett, lavspentledningsnett og reléer, blant annet høyspentledningsnettet overfører strøm til forskjellige komponenter, og lavspentledningsnettet sender deteksjonssignaler og kontrollsignaler ;

4) Det termiske styringssystemet kan deles inn i fire typer: luftkjølte, vannkjølte, væskekjølte og faseendrende materialer. Batteriet genererer mye varme under lading og utlading, og varmen avledes gjennom det termiske styringssystemet, slik at batteriet kan holdes innenfor en rimelig driftstemperatur. Batterisikkerhet og forlenget levetid;

5) BMS består hovedsakelig av to deler, CMU og BMU. CMU (Cell Monitor Unit) er en enkelt overvåkingsenhet, som måler parametere som spenning, strøm og temperatur på batteriet, og overfører data til BMU (Battery Management Unit, batteristyringsenhet), hvis BMU-evalueringsdataene er unormal, vil den sende en forespørsel om lavt batteri eller kutte av lade- og utladingsbanen for å beskytte batteriet. bilkontroller.

I følge dataene fra Qianzhan Industry Research Institute, fra kostnadsdelingsperspektivet, ligger 50 % av strømkostnadene til nye energikjøretøyer i battericellene, kraftelektronikk og PACK står hver for omtrent 20 %, og BMS og termiske styringssystemer utgjør 10 %. I 2020 er den installerte kapasiteten til det globale strømbatteri PACK 136,3 GWh, en økning på 18,3 % sammenlignet med 2019. Markedsstørrelsen til den globale strømbatteri PACK-industrien har vokst raskt fra ca. USD 3,98 milliarder i 2011 til USD 38,6 milliarder i 2017 Markedsstørrelsen til PACK vil nå USD 186,3 milliarder, og CAGR fra 2011 til 2023 vil være omtrent 37,8 %, noe som indikerer en enorm markedsplass. I 2019 var Kinas strømbatteri PACK-markedsstørrelse 52,248 milliarder yuan, og den installerte kapasiteten økte fra 78 500 sett i 2012 til 1 241 900 sett i 2019, med en CAGR på 73,7%. I 2020 vil den totale installerte kapasiteten til strømbatterier i Kina være 64 GWh, en år-til-år økning på 2,9 %. De tekniske barrierene for hurtiglading av strømbatterier er høye, og begrensningene er komplekse. I følge litiumionbatteri hurtiglading: En gjennomgang, faktorene som påvirker hurtigladingen av litiumionbatterier kommer fra forskjellige nivåer som atomer, nanometer, celler, batteripakker og systemer, og hvert nivå inneholder mange potensielle begrensninger. I følge Gaogong litiumbatteri er høyhastighets litiuminnsetting og termisk styring av den negative elektroden de to nøklene til hurtiglading. 1) Høyhastighets litiuminterkalasjonsevnen til den negative elektroden kan unngå litiumutfelling og litiumdendritter, og dermed unngå irreversibel nedgang i batterikapasitet og forkorte levetiden. 2) Batteriet vil generere mye varme hvis det varmes raskt opp, og det er lett å kortslutte og ta fyr. Samtidig trenger elektrolytten også høy ledningsevne, og reagerer ikke med de positive og negative elektrodene, og kan motstå høy temperatur, flammehemming og forhindre overlading.
Åpenbare fordeler med høyt trykk

Elektrisk drift og elektronisk kontrollsystem: Nye energikjøretøyer fremmer det gylne tiåret med silisiumkarbid. Systemene som involverer SiC-applikasjoner i den nye systemarkitekturen for energikjøretøyer inkluderer hovedsakelig motordrev, innebygde ladere (OBC)/off-board ladehauger og kraftkonverteringssystemer (ombord DC/DC). SiC-enheter har større fordeler i nye energibilapplikasjoner. IGBT er en bipolar enhet, og det er en halestrøm når den er slått av, så avstengingstapet er stort. MOSFET er en unipolar enhet, det er ingen halestrøm, på-motstanden og koblingstapet til SiC MOSFET er sterkt redusert, og hele kraftenheten har høy temperatur, høy effektivitet og høyfrekvente egenskaper, noe som kan forbedre energikonverteringseffektiviteten.

Motordrift: Fordelen med å bruke SiC-enheter i motordrift er å forbedre kontrollerens effektivitet, øke strømtettheten og svitsjefrekvensen, redusere svitsjetap og forenkle kretskjølesystemet, og dermed redusere kostnadene, størrelsen og forbedre strømtettheten. Toyotas SiC-kontroller reduserer størrelsen på den elektriske kjørekontrolleren med 80 %.

Strømkonvertering: Rollen til den innebygde DC/DC-omformeren er å konvertere høyspent likestrøm ut fra strømbatteriet til lavspent likestrøm, og dermed gi forskjellige spenninger for forskjellige systemer som kraftfremdrift, HVAC, vindu heiser, innvendig og utvendig belysning, infotainment og noen sensorer . Bruken av SiC-enheter reduserer effektkonverteringstap og muliggjør miniatyrisering av varmeavledningskomponenter, noe som resulterer i mindre transformatorer. Lademodul: Innebygde ladere og ladehauger bruker SiC-enheter, som kan dra nytte av høy frekvens, høy temperatur og høy spenning. Bruk av SiC MOSFET-er kan øke effekttettheten til innebygde/utenfor bordladere betraktelig, redusere svitsjetap og forbedre termisk styring. Ifølge Wolfspeed vil bruk av SiC MOSFET-er i bilbatteriladere redusere stykklistekostnadene på systemnivå med 15 %; ved samme ladehastighet som et 400V-system, kan SiC doble ladekapasiteten til silisiummaterialer.

Tesla leder bransjetrenden og er den første som bruker SiC på invertere. Den elektriske hovedomformeren til Tesla Model 3 bruker STMicroelectronics sin all-SiC-strømmodul, inkludert 650V SiC MOSFET-er, og substratet er levert av Cree. Foreløpig bruker Tesla kun SiC-materialer i invertere, og SiC kan brukes i ombordladere (OBC), ladehauger osv. i fremtiden.