ประเด็นสำคัญห้าประการที่ต้องพิจารณา: เหตุใดรถยนต์พลังงานใหม่จึงควรใช้ระบบไฟฟ้าแรงสูง 800V

เมื่อพูดถึงเรื่อง 800V บริษัทรถยนต์ในปัจจุบันมักโปรโมตแพลตฟอร์มการชาร์จแบบเร็ว 800Vและผู้บริโภคก็คิดไปโดยไม่รู้ตัวว่า 800V คือระบบชาร์จเร็ว

ที่จริงแล้วความเข้าใจนี้ค่อนข้างเข้าใจผิดพูดให้ถูกก็คือการชาร์จเร็วด้วยแรงดันไฟฟ้าสูง 800V เป็นเพียงหนึ่งในคุณสมบัติของระบบ 800V

ในบทความนี้ ฉันตั้งใจที่จะแสดงให้ผู้อ่านเห็นถึงระบบ 800V ที่ค่อนข้างสมบูรณ์จากห้ามิติอย่างเป็นระบบ ได้แก่:

1. ระบบ 800V ในรถยนต์พลังงานใหม่คืออะไร?

2. เหตุใดจึงมีการนำ 800V มาใช้ในขณะนี้?

3. ปัจจุบันระบบ 800V สามารถให้ประโยชน์อะไรได้บ้าง

4. อะไรคือความยากในแอปพลิเคชันระบบ 800V ในปัจจุบัน?

5. รูปแบบการชาร์จที่เป็นไปได้ในอนาคตคืออะไร?

01.ระบบ 800V ในรถยนต์พลังงานใหม่คืออะไร

ระบบไฟฟ้าแรงสูงประกอบด้วยส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูงทั้งหมดบนแท่นไฟฟ้าแรงสูง รูปต่อไปนี้แสดงส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูงทั่วไปรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์พลังงานใหม่ติดตั้งแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า 400V ระบายความร้อนด้วยน้ำก้อนแบตเตอรี่

แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าแรงสูงได้มาจากแรงดันเอาต์พุตของชุดแบตเตอรี่สำหรับพลังงานรถยนต์

ช่วงแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าเฉพาะของรุ่นไฟฟ้าบริสุทธิ์ต่างๆ สัมพันธ์กับจำนวนเซลล์ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมในชุดแบตเตอรี่แต่ละก้อนและประเภทของเซลล์ (แบบไตรภาค ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ฯลฯ)-

จำนวนชุดแบตเตอรี่แบบไตรภาคต่ออนุกรมกับ 100 เซลล์คือแรงดันไฟฟ้าสูงประมาณ 400V

แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า 400V ที่เรามักพูดว่าเป็นคำที่กว้าง ยกตัวอย่างแพลตฟอร์ม 400V Jikrypton 001 เมื่อชุดแบตเตอรี่แบบประกอบไปด้วยชุดเปลี่ยนจาก 100% SOC เป็น 0% SOCความกว้างของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้านั้นใกล้เคียงกัน100V (ประมาณ 350V-450V) --

ภาพวาด 3 มิติของแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูง

ภายใต้แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 400V ในปัจจุบัน ชิ้นส่วนและส่วนประกอบทั้งหมดของระบบไฟฟ้าแรงสูงทำงานภายใต้ระดับแรงดันไฟฟ้า 400V และการออกแบบ การพัฒนา และการตรวจสอบพารามิเตอร์จะดำเนินการตามระดับแรงดันไฟฟ้า 400V

เพื่อให้มีระบบแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V เต็มรูปแบบ ประการแรกในแง่ของแรงดันไฟฟ้าของชุดแบตเตอรี่ จำเป็นต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ 800V ซึ่งสอดคล้องกับประมาณ 200ลิเธียมแบบไตรภาคเซลล์แบตเตอรี่เป็นอนุกรม

ตามด้วยมอเตอร์ เครื่องปรับอากาศ เครื่องชาร์จ DCDC รองรับ 800V และชุดสายไฟที่เกี่ยวข้อง ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง และชิ้นส่วนอื่นๆ บนวงจรไฟฟ้าแรงสูงทั้งหมดได้รับการออกแบบ พัฒนา และตรวจสอบตามข้อกำหนด 800V

ในการพัฒนาสถาปัตยกรรมแพลตฟอร์ม 800V เพื่อให้เข้ากันได้กับเสาชาร์จแบบเร็ว 500V/750V ในตลาด ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ 800V จะติดตั้งโมดูล DCDC เพิ่มแรงดันไฟ 400V ถึง 800Vเป็นเวลานาน-

หน้าที่ของมันคือตัดสินใจได้ทันเวลาว่าจะเปิดใช้งานโมดูลเพิ่มเพื่อชาร์จก้อนแบตเตอรี่ 800V ตามความสามารถแรงดันไฟฟ้าที่แท้จริงของกองชาร์จ

เมื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพด้านต้นทุนรวมกัน จะมีประมาณ 2 ประเภท ได้แก่

หนึ่งคือสถาปัตยกรรมแพลตฟอร์ม 800V เต็มรูปแบบ-

ชิ้นส่วนทั้งหมดของรถในสถาปัตยกรรมนี้ได้รับการออกแบบสำหรับ 800V

สถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้าแรงสูง 800V เต็มรูปแบบ

หมวดหมู่ที่สองคือส่วนที่คุ้มค่าของสถาปัตยกรรมแพลตฟอร์ม 800V-

เก็บส่วนประกอบ 400V บางส่วนไว้: เนื่องจากต้นทุนของอุปกรณ์สวิตช์ไฟ 800V ในปัจจุบันมีค่ามากกว่า IGBT 400V หลายเท่า เพื่อสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนของยานพาหนะทั้งหมดและประสิทธิภาพการขับขี่ OEM จึงมีแรงจูงใจให้ใช้ส่วนประกอบ 800V(เช่นมอเตอร์)บนเก็บชิ้นส่วน 400V ไว้บางส่วน(เช่น เครื่องปรับอากาศไฟฟ้า DCDC)-

มัลติเพล็กซ์ของอุปกรณ์กำลังมอเตอร์: เนื่องจากไม่จำเป็นต้องขับรถในระหว่างขั้นตอนการชาร์จ ผู้ผลิต OEM ที่คำนึงถึงต้นทุนจึงจะนำอุปกรณ์กำลังในตัวควบคุมมอเตอร์เพลาล้อหลังมาใช้ซ้ำสำหรับ DCDC บูสต์ 400V-800

สถาปัตยกรรมแพลตฟอร์มระบบไฟฟ้า 800V

02.เหตุใดรถยนต์พลังงานใหม่จึงแนะนำระบบ 800V ในขณะนี้

ในการขับขี่ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ในปัจจุบันในแต่ละวัน ประมาณ 80% ของไฟฟ้าถูกใช้ในมอเตอร์ขับเคลื่อน

อินเวอร์เตอร์หรือตัวควบคุมมอเตอร์ทำหน้าที่ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าและเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในรถยนต์

ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าสามในหนึ่งเดียว

ในยุค Si IGBT การปรับปรุงประสิทธิภาพของแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V มีขนาดเล็ก และกำลังการใช้งานไม่เพียงพอ

การสูญเสียประสิทธิภาพของระบบมอเตอร์ขับเคลื่อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยการสูญเสียตัวมอเตอร์และการสูญเสียอินเวอร์เตอร์:

ส่วนแรกของการสูญเสีย – การสูญเสียตัวมอเตอร์:

• การสูญเสียทองแดง – การสูญเสียความร้อนบนขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์(ลวดทองแดง) ;
• การสูญเสียธาตุเหล็ก ในระบบที่มอเตอร์ใช้แรงแม่เหล็กทำให้สูญเสียความร้อน(ความร้อนจูล)เกิดจากกระแสน้ำวนที่เกิดขึ้นในเหล็ก(หรืออลูมิเนียม)ส่วนหนึ่งของมอเตอร์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของแรงแม่เหล็ก
• การสูญเสียที่หลงทางนั้นเกิดจากการสูญเสียที่เกิดจากการไหลของประจุที่ผิดปกติ
• การสูญเสียลม

มอเตอร์ลวดแบน 400V บางประเภทดังต่อไปนี้มีประสิทธิภาพสูงสุด 97% และตัวมอเตอร์ 400V Extreme Krypton 001 Wei Rui กล่าวกันว่ามีประสิทธิภาพสูงสุด 98%-

ในระยะ 400V ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ 97-98% การใช้แพลตฟอร์ม 800V ก็มีพื้นที่จำกัดในการลดการสูญเสียของตัวมอเตอร์

ส่วนที่ 2 การสูญเสีย: การสูญเสียอินเวอร์เตอร์ของมอเตอร์:

• การสูญเสียการนำไฟฟ้า
• การสูญเสียการสลับ

ต่อไปนี้คือฮอนด้าแผนที่ประสิทธิภาพอินเวอร์เตอร์มอเตอร์ IGBT แพลตฟอร์ม 400V [1]มากกว่า 95% ของพื้นที่ประสิทธิภาพสูงเกือบ 50%

จากการเปรียบเทียบสถานะการสูญเสียในปัจจุบันของทั้งสองส่วน:

ในการเปรียบเทียบคร่าวๆ ระหว่างการสูญเสียตัวถังมอเตอร์ (>2%)และการสูญเสียอินเวอร์เตอร์ของมอเตอร์(>4%)การสูญเสียอินเวอร์เตอร์ค่อนข้างมาก

ดังนั้นระยะการขับขี่ของรถจึงสัมพันธ์กับประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์หลักของมอเตอร์ขับเคลื่อนมากกว่า

ก่อนครบกำหนดของ SiC MOSFET สารกึ่งตัวนำกำลังรุ่นที่สาม ส่วนประกอบกำลังของยานพาหนะพลังงานใหม่ เช่น มอเตอร์ขับเคลื่อน จะใช้ Si IGBT เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งของอินเวอร์เตอร์ และระดับแรงดันไฟฟ้าที่รองรับส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 650V โครงข่ายไฟฟ้า หัวรถจักรไฟฟ้า และโอกาสอื่นๆ ที่ไม่สิ้นเปลือง

จากมุมมองความเป็นไปได้ รถยนต์โดยสารพลังงานใหม่ในทางทฤษฎีสามารถใช้ IGBT ที่มีแรงดันไฟฟ้า 1200V เป็นสวิตช์ไฟของตัวควบคุมมอเตอร์ 800V และระบบ 800V จะได้รับการพัฒนาในยุค IGBT

จากมุมมองของประสิทธิภาพด้านต้นทุน แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า 800V มีการปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวมอเตอร์อย่างจำกัด การใช้ IGBT 1200V อย่างต่อเนื่องไม่ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์อินเวอร์เตอร์ ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียส่วนใหญ่ แต่จะนำมาซึ่งต้นทุนการพัฒนาจำนวนหนึ่งแทน บริษัทรถยนต์ส่วนใหญ่ไม่มีการประยุกต์ใช้พลังงานในยุค IGBT แพลตฟอร์ม 800V

ในยุคของ SiC MOSFET ประสิทธิภาพของระบบ 800V เริ่มได้รับการปรับปรุงเนื่องจากการกำเนิดของส่วนประกอบหลัก

หลังจากการถือกำเนิดของอุปกรณ์พลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม ก็ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางเนื่องจากคุณลักษณะที่ยอดเยี่ยม [2]โดยผสมผสานข้อดีของ Si MOSFET ความถี่สูงและ Si IGBT แรงดันสูงเข้าด้วยกัน:

• ความถี่การทำงานสูง - สูงถึงระดับ MHz, อิสระในการมอดูเลตที่สูงขึ้น
• ต้านทานแรงดันไฟฟ้าได้ดี – สูงถึง 3000 kV สถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย
• ทนต่ออุณหภูมิได้ดี - สามารถวิ่งได้อย่างเสถียรที่อุณหภูมิสูง 200 ℃
• ขนาดรวมที่เล็ก - อุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้นจะช่วยลดขนาดและน้ำหนักของฮีทซิงค์
• ประสิทธิภาพการดำเนินงานสูง – การใช้อุปกรณ์กำลัง SiC เพิ่มประสิทธิภาพของส่วนประกอบกำลัง เช่น มอเตอร์อินเวอร์เตอร์ เนื่องจากการสูญเสียลดลงเอาปราดเปรื่องGenie เป็นตัวอย่างด้านล่าง ภายใต้แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าเดียวกันและโดยพื้นฐานแล้วมีความต้านทานต่อถนนเหมือนกัน(น้ำหนัก/รูปร่าง/ความกว้างของยางแทบไม่ต่างกัน)ทั้งหมดเป็นมอเตอร์วิรุย เมื่อเทียบกับอินเวอร์เตอร์ IGBT ประสิทธิภาพโดยรวมของอินเวอร์เตอร์ SiC ได้รับการปรับปรุงประมาณ 3%หมายเหตุ: การปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จริงยังเกี่ยวข้องกับความสามารถในการออกแบบฮาร์ดแวร์และการพัฒนาซอฟต์แวร์ของแต่ละบริษัทด้วย

ผลิตภัณฑ์ SiC ในยุคแรกๆ ถูกจำกัดด้วยกระบวนการขยายเวเฟอร์ SiC และความสามารถในการประมวลผลชิป และความสามารถในการรองรับกระแสไฟของชิปตัวเดียวของ SiC MOSFET นั้นต่ำกว่าของ Si IGBT มาก

ในปี 2016 ทีมวิจัยในญี่ปุ่นได้ประกาศความสำเร็จในการพัฒนาอินเวอร์เตอร์ความหนาแน่นพลังงานสูงโดยใช้อุปกรณ์ SiC และต่อมาได้เผยแพร่ผลลัพธ์ใน (ธุรกรรมทางวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ของสถาบันวิศวกรไฟฟ้าแห่งประเทศญี่ปุ่น)อีอีเจ[3].อินเวอร์เตอร์มีเอาต์พุตสูงสุด 35kW ในขณะนั้น

ในปี 2021 ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทุกปี ความสามารถในการรองรับปัจจุบันของ SiC MOSFET ที่ผลิตจำนวนมากซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าทน 1200V ได้รับการปรับปรุง และได้เห็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถปรับให้เข้ากับกำลังมากกว่า 200kW ได้

ในขั้นตอนนี้เทคโนโลยีนี้ได้เริ่มนำไปใช้กับยานพาหนะจริงแล้ว

ในด้านหนึ่ง ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์กำลังไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์มีแนวโน้มที่จะเหมาะสมที่สุดอุปกรณ์จ่ายไฟ SiC มีประสิทธิภาพสูงกว่า IGBT และสามารถจับคู่กับความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าได้(1200V) ของแพลตฟอร์ม 800Vและได้พัฒนาให้มีกำลังการผลิตไฟฟ้ามากกว่า 200kW ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ในทางกลับกัน สามารถมองเห็นการเพิ่มขึ้นของแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800Vแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทำให้ขีดจำกัดบนของกำลังชาร์จของรถยนต์ทั้งหมดสูงขึ้น การสูญเสียทองแดงของระบบก็ลดลง และความหนาแน่นของพลังงานของมอเตอร์อินเวอร์เตอร์ก็สูงขึ้น(โดยลักษณะเฉพาะคือแรงบิดและกำลังของมอเตอร์ขนาดเดียวกันจะสูงกว่า)-

ประการที่สามคือการเพิ่มการมีส่วนร่วมในตลาดพลังงานใหม่จากการแสวงหาช่วงการล่องเรือที่สูงและการเติมพลังงานที่เร็วขึ้นในฝั่งผู้บริโภค ฝ่ายองค์กรกระตือรือร้นที่จะสร้างความแตกต่างในระบบส่งกำลังที่แตกต่างในตลาดพลังงานใหม่

ปัจจัยข้างต้นได้นำมาซึ่งการสำรวจและการประยุกต์ใช้แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V พลังงานใหม่ขนาดใหญ่ในที่สุดในช่วงสองปีที่ผ่านมารุ่นแพลตฟอร์ม 800V ที่ระบุไว้ในปัจจุบัน ได้แก่ Xiaopeng G9,พอร์ชไทคานและอื่น ๆ

นอกจากนี้ SAIC, คริปตัน,โลตัส, ในอุดมคติ,เทียนจี ออโต้โมบิลและบริษัทรถยนต์อื่นๆ ก็มีรุ่น 800V ที่เกี่ยวข้องพร้อมออกสู่ตลาดด้วย

03.ปัจจุบันระบบ 800V สามารถให้ประโยชน์อะไรได้บ้าง

ระบบ 800V ในทางทฤษฎีสามารถแสดงข้อดีหลายประการได้ ฉันคิดว่าประโยชน์ที่เข้าใจง่ายที่สุดสำหรับผู้บริโภคปัจจุบันคือสองประการต่อไปนี้เป็นหลัก

ประการแรก อายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นและมั่นคงยิ่งขึ้นซึ่งเป็นคุณประโยชน์ตามสัญชาตญาณที่สุด

ที่ระดับการใช้พลังงาน 100 กิโลเมตรภายใต้สภาวะการใช้งานของ CLTC ประโยชน์ที่ได้รับจากระบบ 800V(ภาพด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบระหว่าง Xiaopeng G9 และบีเอ็มดับเบิลยูiX3, G9 หนักกว่า, ตัวเครื่องกว้างกว่า และยางกว้างขึ้นซึ่งล้วนเป็นปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการใช้พลังงาน)ประมาณการแบบอนุรักษ์นิยม มีเพิ่มขึ้น 5%

ที่ความเร็วสูง การปรับปรุงการใช้พลังงานของระบบ 800V มีความเด่นชัดมากขึ้น

ในระหว่างการเปิดตัวเสี่ยวเผิง G9 ผู้ผลิตได้จงใจแนะนำสื่อให้ทำการทดสอบอายุการใช้งานแบตเตอรี่ความเร็วสูง สื่อหลายแห่งรายงานว่า 800V Xiaopeng G9 มีอัตราอายุการใช้งานแบตเตอรี่ความเร็วสูง (อายุการใช้งานแบตเตอรี่ความเร็วสูง/อายุการใช้งานแบตเตอรี่ CLTC*100%)-

ผลการประหยัดพลังงานที่แท้จริงต้องได้รับการยืนยันเพิ่มเติมจากตลาดติดตามผล

ประการที่สองคือการใช้ความสามารถของเสาชาร์จที่มีอยู่อย่างเต็มที่-

รุ่นแพลตฟอร์ม 400V เมื่อหันหน้าไปทางกองชาร์จ 120kW, 180kW ความเร็วในการชาร์จเกือบจะเท่ากัน (ข้อมูลการทดสอบมาจากเจดีย์)โมดูลเพิ่มกระแสตรงที่ใช้โดยรุ่นแพลตฟอร์ม 800V สามารถชาร์จกองชาร์จแรงดันต่ำที่มีอยู่ได้โดยตรง(200kW/750V/250A)ที่ไม่ได้ถูกจำกัดด้วยกำลังไฟฟ้าเต็มพิกัดที่ 750V/250A

หมายเหตุ: แรงดันไฟฟ้าเต็มตามจริงของ Xpeng G9 ต่ำกว่า 800V เนื่องจากการพิจารณาทางวิศวกรรม

ยกตัวอย่างพลังการชาร์จของ Xiaopeng G9 (แพลตฟอร์ม 800V) เป็นตัวอย่างด้วยก้อนแบตเตอรี่ 100 องศาเดียวกันเป็นเกือบ 2 ครั้งของ JK 001(แพลตฟอร์ม 400V)

04.อะไรคือความยากในแอปพลิเคชันระบบ 800V ในปัจจุบัน?

ความยากที่ใหญ่ที่สุดของการใช้งาน 800V ยังคงแยกไม่ออกจากต้นทุน

ต้นทุนนี้แบ่งออกเป็นสองส่วน: ต้นทุนส่วนประกอบและต้นทุนการพัฒนา

เริ่มจากต้นทุนชิ้นส่วนกันก่อน

อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงมีราคาแพงและใช้ในปริมาณมากการออกแบบอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงแรงดันสูง 1200 โดยรวมพร้อมสถาปัตยกรรม 800V เต็มรูปแบบใช้มากกว่า30 และอย่างน้อย 12SiC สำหรับรุ่นมอเตอร์คู่.

ณ เดือนกันยายน 2021 ราคาขายปลีกของ SiC MOSFET แบบแยก 100-A (650 V และ 1,200 V) เกือบ 3 เท่าราคาของ Si IGBT ที่เทียบเท่า-[4]

เมื่อวันที่ 11 ตุลาคม 2022 ฉันได้เรียนรู้ว่าราคาขายปลีกที่แตกต่างกันระหว่าง Infineon IGBT และ SiC MOSFET สองตัวที่มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพใกล้เคียงกันคือประมาณ 2.5 เท่า-(แหล่งข้อมูลเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ Infineon 11 ตุลาคม 2565)

จากแหล่งข้อมูลสองแหล่งข้างต้น โดยพื้นฐานแล้วสามารถพิจารณาได้ว่า SiC ของตลาดปัจจุบันมีราคาสูงกว่าส่วนต่างของ IGBT ประมาณ 3 เท่า

ประการที่สองคือต้นทุนการพัฒนา

เนื่องจากชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับ 800V ส่วนใหญ่จำเป็นต้องได้รับการออกแบบใหม่และตรวจสอบความถูกต้อง ปริมาณการทดสอบจึงมากกว่าปริมาณการทดสอบซ้ำเล็กน้อย

อุปกรณ์ทดสอบบางอย่างในยุค 400V จะไม่เหมาะกับผลิตภัณฑ์ 800V และจำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์ทดสอบใหม่

OEM ชุดแรกที่ใช้ผลิตภัณฑ์ใหม่ 800V มักจะต้องแบ่งปันต้นทุนการพัฒนาเชิงทดลองเพิ่มเติมกับซัพพลายเออร์ส่วนประกอบ

ในขั้นตอนนี้ OEM จะเลือกผลิตภัณฑ์ 800V จากซัพพลายเออร์ที่จัดตั้งขึ้นเพื่อความรอบคอบ และต้นทุนการพัฒนาของซัพพลายเออร์ที่จัดตั้งขึ้นจะค่อนข้างสูงกว่า

ตามการประมาณการของวิศวกรรถยนต์ของ OEM ในปี 2021 ต้นทุนของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ระดับ 400kW ที่มีสถาปัตยกรรม 800V เต็มรูปแบบ และระบบมอเตอร์คู่ 400kW จะเพิ่มขึ้นจาก 400V เป็น 800Vและต้นทุนจะเพิ่มขึ้นประมาณ10,000-20,000 หยวน-

ประการที่สามคือประสิทธิภาพต้นทุนต่ำของระบบ 800V-

ตัวอย่างลูกค้าที่ใช้ไฟฟ้าล้วนๆ โดยใช้แท่นชาร์จที่บ้าน โดยสมมติว่ามีค่าใช้จ่ายในการชาร์จ 0.5 หยวน/kWh และการใช้พลังงาน 20kWh/100 กม. (การใช้พลังงานโดยทั่วไปสำหรับการล่องเรือความเร็วสูงในรุ่น EV ขนาดกลางและขนาดใหญ่)ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นในปัจจุบันของระบบ 800V สามารถใช้งานได้ 10-200,000 กิโลเมตร

ต้นทุนพลังงานที่ประหยัดได้จากการปรับปรุงประสิทธิภาพในวงจรชีวิตของยานพาหนะ (ขึ้นอยู่กับการปรับปรุงประสิทธิภาพของแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูงและ SiC ผู้เขียนประมาณประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นประมาณ 3-5%)ไม่สามารถครอบคลุมการเพิ่มขึ้นของราคารถยนต์ได้

นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดทางการตลาดสำหรับรุ่น 800V

ข้อดีของแพลตฟอร์ม 800V ในแง่ของความประหยัดนั้นยังไม่ชัดเจน ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับรุ่น B+/C-class สมรรถนะสูงที่แสวงหาสมรรถนะของยานพาหนะขั้นสูงสุด และค่อนข้างไม่คำนึงถึงต้นทุนของรถคันเดียว

ยานพาหนะประเภทนี้มีส่วนแบ่งการตลาดค่อนข้างน้อย

จากการแยกย่อยข้อมูลของสหพันธ์ผู้โดยสารตั้งแต่เดือนมกราคมถึงเดือนสิงหาคม 2565 จากการวิเคราะห์ระดับราคาของรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจีน ปริมาณการขาย 200,000-300,000 คิดเป็น 22%คิดเป็นยอดขาย 300,000 ถึง 400,00016%และยอดขายกว่า 400,000 คิดเป็น4 %-

โดยยึดราคารถยนต์ 300,000 คันเป็นขอบเขต ในช่วงที่ต้นทุนส่วนประกอบ 800V ไม่ลดลงมากนัก รุ่น 800V สามารถครองส่วนแบ่งตลาดได้ประมาณ 20%-

ประการที่สี่ ห่วงโซ่อุปทานชิ้นส่วน 800V ยังไม่สมบูรณ์-

การใช้งานระบบ 800V จำเป็นต้องมีการพัฒนาชิ้นส่วนวงจรไฟฟ้าแรงสูงแบบเดิมใหม่แบตเตอรี่แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง ไดรฟ์ไฟฟ้า เครื่องชาร์จ ระบบการจัดการความร้อน และชิ้นส่วน ส่วนใหญ่ของ Tyre1 และ Tyre2 ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา และไม่มีประสบการณ์ในการใช้งานการผลิตจำนวนมาก มีซัพพลายเออร์ไม่กี่รายสำหรับ OEM และผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างเติบโตมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเนื่องจากปัจจัยที่ไม่คาดคิด ปัญหาด้านการผลิต

ประการที่ห้า ตลาดหลังการขาย 800V ไม่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้อง-

ระบบ 800V ใช้ผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาขึ้นใหม่มากมาย (มอเตอร์อินเวอร์เตอร์ ตัวถังมอเตอร์ แบตเตอรี่ เครื่องชาร์จ + DCDC ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง เครื่องปรับอากาศแรงสูง ฯลฯ)และจำเป็นต้องตรวจสอบระยะห่าง ระยะห่างตามผิวฉนวน ฉนวน EMC การกระจายความร้อน ฯลฯ

ปัจจุบันวงจรการพัฒนาและตรวจสอบผลิตภัณฑ์ในตลาดพลังงานใหม่ในประเทศนั้นสั้น (โดยปกติวงจรการพัฒนาของโครงการใหม่ในกิจการร่วมค้าเก่าคือ 5-6 ปี และวงจรการพัฒนาปัจจุบันในตลาดภายในประเทศจะน้อยกว่า 3 ปี ).ในเวลาเดียวกัน เวลาในการตรวจสอบตลาดรถยนต์จริงของผลิตภัณฑ์ 800V นั้นไม่เพียงพอ และความน่าจะเป็นที่จะเกิดหลังการขายในภายหลังค่อนข้างสูง -

ประการที่หก ค่าการใช้งานจริงของระบบการชาร์จอย่างรวดเร็ว 800V นั้นไม่สูง

เมื่อบริษัทรถยนต์โปรโมท 250kW-480kW (800V)การชาร์จเร็วสุดกำลังสูงมักจะประชาสัมพันธ์จำนวนเมืองที่วางกองชาร์จโดยตั้งใจเพื่อให้ผู้บริโภคคิดว่าพวกเขาสามารถเพลิดเพลินกับประสบการณ์นี้เมื่อใดก็ได้หลังจากซื้อรถยนต์ แต่ความจริงนั้นไม่ดีนัก

มีข้อจำกัดหลักสามประการ:

โบรชัวร์การชาร์จเร็วแรงดันสูง Xiaopeng G9 800V

(1) จะเพิ่มเสาชาร์จ 800V-

ปัจจุบันกองชาร์จ DC ทั่วไปในตลาดรองรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ 500V/750V และกระแสไฟที่จำกัดที่ 250A ซึ่งไม่สามารถเล่นได้เต็มที่ความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็วของระบบ 800V(300-400กิโลวัตต์)

(2) มีข้อจำกัดเกี่ยวกับกำลังสูงสุดของเสาเข็มซุปเปอร์ชาร์จ 800V-

การใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ของ Xiaopeng S4 (การระบายความร้อนด้วยของเหลวแรงดันสูง)ตัวอย่างเช่น ความสามารถในการชาร์จสูงสุดคือ 480kW/670Aเนื่องจากข้อจำกัดของความจุของโครงข่ายไฟฟ้า สถานีสาธิตจึงรองรับเฉพาะการชาร์จรถยนต์คันเดียวเท่านั้น ซึ่งสามารถจ่ายไฟชาร์จสูงสุดได้เท่ากับรุ่น 800V ในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน การชาร์จยานพาหนะหลายคันพร้อมกันจะทำให้เกิดการเบี่ยงเบนพลังงาน

ตามตัวอย่างของผู้เชี่ยวชาญด้านแหล่งจ่ายไฟ โรงเรียนที่มีนักเรียนมากกว่า 3,000 คนในพื้นที่ชายฝั่งตะวันออกใช้กำลังการผลิต 600kVA ซึ่งสามารถรองรับเสาเข็มซุปเปอร์ชาร์จขนาด 480kW 800V โดยอิงจากประสิทธิภาพโดยประมาณ 80%

(3) ต้นทุนการลงทุนของเสาเข็มซุปเปอร์ชาร์จ 800V อยู่ในระดับสูง-

ซึ่งเกี่ยวข้องกับหม้อแปลง เสาเข็ม การจัดเก็บพลังงาน ฯลฯ ต้นทุนจริงคาดว่าจะมากกว่าต้นทุนของสถานีสับเปลี่ยน และความเป็นไปได้ของการใช้งานขนาดใหญ่ยังต่ำ

การชาร์จแบบซูเปอร์ชาร์จ 800V เป็นเพียงเคล็ดลับเท่านั้น ดังนั้นรูปแบบสิ่งอำนวยความสะดวกในการชาร์จแบบใดที่สามารถปรับปรุงประสบการณ์การชาร์จได้

สนามชาร์จความเร็วสูงช่วงวันหยุดปี 2022

05.จินตนาการถึงแผนผังสิ่งอำนวยความสะดวกในการชาร์จในอนาคต

ปัจจุบัน ในโครงสร้างพื้นฐานเสาเข็มชาร์จในประเทศทั้งหมด อัตราส่วนยานพาหนะต่อเสาเข็ม (รวมถึงเสาเข็มสาธารณะ + เสาเข็มส่วนตัว)ยังอยู่ที่ระดับประมาณ 3:1(อิงตามข้อมูลปี 2021)-

ด้วยยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ที่เพิ่มขึ้น และการคลายความกังวลเรื่องการชาร์จของผู้บริโภค จึงจำเป็นต้องเพิ่มอัตราส่วนยานพาหนะต่อกอง ข้อมูลจำเพาะต่างๆ ของเสาเข็มชาร์จเร็วและเสาเข็มชาร์จช้าสามารถจัดเรียงได้อย่างสมเหตุสมผลในสถานการณ์ปลายทางและสถานการณ์การชาร์จเร็ว เพื่อปรับปรุงประสบการณ์การชาร์จ เพื่อปรับปรุงและสามารถปรับสมดุลโหลดกริดได้อย่างแท้จริง

ประการแรกคือการชาร์จปลายทางชาร์จโดยไม่ต้องรอนาน:

(1) ที่จอดรถที่อยู่อาศัย: มีการสร้างกองชาร์จที่ใช้ร่วมกันและช้าอย่างเป็นระเบียบจำนวนมากภายใน 7kW และยานพาหนะน้ำมันได้รับความสำคัญในการจอดที่จอดรถที่ไม่ใช่พลังงานใหม่ ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของผู้อยู่อาศัย และค่าใช้จ่ายในการวางคือ ค่อนข้างต่ำ และวิธีการควบคุมที่เป็นระเบียบสามารถหลีกเลี่ยงการจ่ายไฟฟ้าเกินระดับภูมิภาคได้ ความจุ.

(2) ห้างสรรพสินค้า/จุดชมวิว/สวนอุตสาหกรรม/อาคารสำนักงาน/โรงแรม และลานจอดรถอื่นๆ: เสริมการชาร์จด่วน 20kW และสร้างการชาร์จช้า 7kW จำนวนมากด้านการพัฒนา: ค่าใช้จ่ายต่ำในการชาร์จช้าและไม่มีค่าใช้จ่ายในการขยาย ฝั่งผู้บริโภค: หลีกเลี่ยงการครอบครองพื้นที่/รถที่กำลังเคลื่อนที่หลังจากการชาร์จแบบเร็วชาร์จเต็มเต็มในช่วงเวลาสั้นๆ

ประการที่สองคือการเติมพลังงานอย่างรวดเร็ว, วิธีประหยัดเวลาการใช้พลังงานโดยรวม:

(1) พื้นที่ให้บริการทางด่วน: รักษาจำนวนการชาร์จด่วนในปัจจุบัน จำกัดขีดจำกัดบนการชาร์จอย่างเคร่งครัด (เช่น 90% -85% ของจุดสูงสุด) และรับประกันความเร็วในการชาร์จของยานพาหนะที่ขับขี่ทางไกล

(2) ปั๊มน้ำมันใกล้ทางเข้าทางหลวงในเมืองใหญ่/เมือง: กำหนดค่าการชาร์จแบบเร็วกำลังสูง และจำกัดขีดจำกัดการชาร์จสูงสุดอย่างเคร่งครัด (เช่น 90%-85% ที่จุดสูงสุด)เป็นส่วนเสริมให้กับพื้นที่ให้บริการความเร็วสูง ใกล้กับการขับขี่ทางไกลของความต้องการผู้ใช้พลังงานรายใหม่ ขณะเดียวกันก็แผ่กระจายความต้องการการชาร์จภาคพื้นดินในเมือง/เมืองหมายเหตุ: โดยปกติแล้ว ปั๊มน้ำมันภาคพื้นดินจะมีกำลังไฟฟ้า 250kVA ซึ่งสามารถรองรับกองชาร์จเร็วขนาด 100kW สองกองในเวลาเดียวกันได้

(3) ปั๊มน้ำมันในเมือง/ลานจอดรถกลางแจ้ง: กำหนดค่าการชาร์จด่วนกำลังสูงเพื่อจำกัดขีดจำกัดสูงสุดของการชาร์จปัจจุบัน PetroChina กำลังติดตั้งระบบชาร์จ/แลกเปลี่ยนอย่างรวดเร็วในสาขาพลังงานใหม่ และคาดว่าสถานีบริการน้ำมันจะติดตั้งเสาเข็มชาร์จเร็วเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในอนาคต

หมายเหตุ: ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ของปั๊มน้ำมัน/ลานจอดรถกลางแจ้งนั้นอยู่ใกล้กับริมถนนและลักษณะอาคารจะชัดเจนยิ่งขึ้น ซึ่งสะดวกสำหรับการชาร์จลูกค้าเพื่อให้หาเสาเข็มได้อย่างรวดเร็วและออกจากสถานที่ได้อย่างรวดเร็ว

06.เขียนไว้ตอนท้าย

ปัจจุบัน ระบบ 800V ยังคงประสบปัญหามากมายในด้านต้นทุน เทคโนโลยี และโครงสร้างพื้นฐาน ความยากลำบากเหล่านี้เป็นหนทางเดียวสำหรับนวัตกรรมและการพัฒนาเทคโนโลยียานยนต์พลังงานใหม่และการทำซ้ำทางอุตสาหกรรม เวที.

บริษัทรถยนต์ของจีนที่มีความสามารถในการประยุกต์ทางวิศวกรรมที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ อาจสามารถตระหนักถึงการใช้งานระบบ 800V ที่รวดเร็วจำนวนมาก และเป็นผู้นำในการเป็นผู้นำเทรนด์เทคโนโลยีในด้านยานพาหนะพลังงานใหม่

ผู้บริโภคชาวจีนจะเป็นคนแรกที่ได้เพลิดเพลินกับประสบการณ์รถยนต์คุณภาพสูงที่เกิดจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมันไม่เหมือนกับในยุคของยานพาหนะเชื้อเพลิงอีกต่อไป เมื่อผู้บริโภคในประเทศซื้อรุ่นเก่าจากบริษัทรถยนต์ข้ามชาติ เทคโนโลยีเก่า หรือผลิตภัณฑ์ตอนเทคโนโลยี

อ้างอิง:

[1] การวิจัยเทคโนโลยีฮอนด้า: การพัฒนามอเตอร์และ PCU สำหรับระบบ SPORT HYBRID i-MMD

[2] ฮั่นเฟิน, จาง หยานเซียว, ชิห่าว การใช้ SiC MOSFET ในวงจรบูสต์ [J] เครื่องมือวัดทางอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อัตโนมัติ, 2021(000-006)

[3] Koji Yamaguchi, Kenshiro Katsura, Tatsuro Yamada, Yukihiko Sato อินเวอร์เตอร์ที่ใช้ SiC ความหนาแน่นกำลังสูงพร้อมความหนาแน่นกำลัง 70 kW/ลิตร หรือ 50 kW/kg[J] IEEJ วารสารการประยุกต์ใช้อุตสาหกรรม

[4] บทความที่ปรึกษาของ PGC: การเก็บสต๊อก SiC ตอนที่ 1: การทบทวนความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุนของ SiC และแผนงานเพื่อลดต้นทุน