Højspænding driver flere industrielle kæder

800V højspændingsplatformen har en mindre ledningsnetdiameter, hvilket reducerer omkostninger og vægt. Tværsnitsarealet af DC-kablerne, der overfører strøm mellem 800V-batteripakken og traktions-inverteren, hurtigopladningsporte og andre højspændingssystemer kan reduceres, hvilket reducerer omkostninger og vægt. For eksempel bruger Tesla Model 3 3/0 AWG kobbertråd mellem batteripakken og hurtigopladningsporten. For et 800V-system vil en halvering af kabelarealet til 1 AWG-kabel kræve 0,76 kg mindre kobber pr. meter kabel, og dermed spare titusindvis af dollars i omkostninger. Sammenfattende har 400V-systemer lavere BMS-omkostninger, lidt højere energitæthed og pålidelighed på grund af mindre krybeafstande og mindre krav til elektrisk frigang omkring bussen og printkortet. 800V-systemet har til gengæld mindre strømkabler og højere hurtige opladningshastigheder. Derudover kan skift til 800V batteripakker også forbedre effektiviteten af ​​drivaggregatet, især traktionsinverteren. Denne stigning i effektiviteten kan gøre batteripakkens størrelse mindre. Omkostningsbesparelserne på dette område og i forhold til kabler kan opveje 800V-batteriet. Pakke ekstra BMS-omkostninger. I fremtiden, med den store produktion af komponenter og den modne balance mellem omkostninger og fordele, vil flere og flere elektriske køretøjer adoptere 800V busarkitekturen.

2.2.2 Strømbatteri: superhurtig opladning bliver en trend

Som kerneenergikilden til nye energikøretøjer giver power battery PACK drivkraft til køretøjet. Det er hovedsageligt sammensat af fem dele: strømbatterimodul, struktursystem, elektrisk system, termisk styringssystem og BMS:

1) Strømbatterimodulet er som "hjertet" af batteripakken til at lagre og frigive energi;

2) Mekanismesystemet kan betragtes som "skelettet" af batteripakken, som hovedsageligt er sammensat af batteripakkens øverste dæksel, bakke og forskellige beslag, som spiller rollerne som støtte, mekanisk stødmodstand, vandtæt og støvtæt;

3) Det elektriske system består hovedsageligt af højspændingsledningsnet, lavspændingsledningsnet og relæer, blandt hvilke højspændingsledningsnettet transmitterer strøm til forskellige komponenter, og lavspændingsledningsnettet transmitterer detekteringssignaler og styresignaler ;

4) Det termiske styringssystem kan opdeles i fire typer: luftkølede, vandkølede, væskekølede og faseskiftende materialer. Batteriet genererer meget varme under op- og afladning, og varmen afgives gennem termostyringssystemet, så batteriet kan holdes inden for en rimelig driftstemperatur. Batterisikkerhed og forlænget levetid;

5) BMS består hovedsageligt af to dele, CMU og BMU. CMU (Cell Monitor Unit) er en enkelt overvågningsenhed, som måler parametre som batteriets spænding, strøm og temperatur, og sender data til BMU (Battery Management Unit, batteristyringsenhed), hvis BMU-evalueringsdataene er unormal, vil den udsende en anmodning om lavt batteriniveau eller afbryde opladnings- og afladningsstien for at beskytte batteriet. bil controller.

Ifølge data fra Qianzhan Industry Research Institute ligger 50% af strømomkostningerne for nye energikøretøjer i battericellerne, kraftelektronik og PACK hver for omkring 20%, og BMS og termiske styringssystemer. udgør 10 pct. I 2020 er den installerede kapacitet for det globale strømbatteri PACK 136,3 GWh, en stigning på 18,3 % sammenlignet med 2019. Markedsstørrelsen for den globale strømbatteri PACK-industri er vokset hurtigt fra omkring 3,98 milliarder USD i 2011 til 38,6 milliarder USD i 2017 Markedsstørrelsen for PACK vil nå op på USD 186,3 milliarder, og CAGR fra 2011 til 2023 vil være omkring 37,8 %, hvilket indikerer en enorm markedsplads. I 2019 var Kinas strømbatteri PACK-markedsstørrelse 52.248 milliarder yuan, og den installerede kapacitet steg fra 78.500 sæt i 2012 til 1.241.900 sæt i 2019 med en CAGR på 73,7%. I 2020 vil den samlede installerede kapacitet af strømbatterier i Kina være 64GWh, en år-til-år stigning på 2,9 %. De tekniske barrierer for hurtig opladning af strømbatterier er høje, og begrænsningerne er komplekse. Ifølge lithium-ion batteri hurtigopladning: En gennemgang, faktorerne, der påvirker hurtig opladning af lithium-ion batterier, kommer fra forskellige niveauer såsom atomer, nanometer, celler, batteripakker og systemer, og hvert niveau indeholder mange potentielle begrænsninger. Ifølge Gaogong lithiumbatteri er højhastigheds lithiumindsættelse og termisk styring af den negative elektrode de to nøgler til hurtig opladningsevne. 1) Den negative elektrodes højhastigheds-lithium-interkalationsevne kan undgå lithiumudfældning og lithiumdendritter og derved undgå det irreversible fald i batterikapaciteten og forkorte levetiden. 2) Batteriet vil generere meget varme, hvis det bliver hurtigt opvarmet, og det er nemt at kortslutte og antænde. Samtidig har elektrolytten også brug for høj ledningsevne og reagerer ikke med de positive og negative elektroder og kan modstå høj temperatur, flammehæmning og forhindre overopladning.
Åbenlyse fordele ved højt tryk

Elektrisk drev og elektronisk kontrolsystem: Nye energikøretøjer fremmer det gyldne årti med siliciumcarbid. Systemerne, der involverer SiC-applikationer i den nye energikøretøjssystemarkitektur, omfatter hovedsageligt motordrev, indbyggede opladere (OBC)/off-board opladningsbunker og strømkonverteringssystemer (indbyggede DC/DC). SiC-enheder har større fordele i nye energikøretøjsapplikationer. IGBT er en bipolær enhed, og der er en halestrøm, når den er slukket, så sluk-tabet er stort. MOSFET er en unipolær enhed, der er ingen halestrøm, tænd-modstanden og koblingstabet af SiC MOSFET er stærkt reduceret, og hele strømenheden har høj temperatur, høj effektivitet og højfrekvente karakteristika, hvilket kan forbedre energikonverteringseffektiviteten.

Motordrev: Fordelen ved at bruge SiC-enheder i motordrev er at forbedre styreenhedens effektivitet, øge effekttætheden og omskiftningsfrekvensen, reducere switchtab og forenkle kredsløbets kølesystem og derved reducere omkostningerne, størrelsen og forbedre effekttætheden. Toyotas SiC-controller reducerer størrelsen af ​​den elektriske styreenhed med 80%.

Strømkonvertering: Den indbyggede DC/DC-konverters rolle er at konvertere højspændingsjævnstrømsoutput fra strømbatteriet til lavspændingsjævnstrøm og derved give forskellige spændinger til forskellige systemer såsom kraftfremdrift, HVAC, vindue elevatorer, indvendig og udvendig belysning, infotainment og nogle sensorer . Brugen af ​​SiC-enheder reducerer strømkonverteringstab og muliggør miniaturisering af varmeafledningskomponenter, hvilket resulterer i mindre transformere. Opladningsmodul: Indbyggede opladere og ladebunker bruger SiC-enheder, som kan drage fordel af deres høje frekvens, høje temperatur og højspænding. Brug af SiC MOSFET'er kan markant øge effekttætheden af ​​indbyggede/off-board opladere, reducere koblingstab og forbedre termisk styring. Ifølge Wolfspeed vil brug af SiC MOSFET'er i bilbatteriopladere reducere styklisteomkostningerne på systemniveau med 15 %; ved samme ladehastighed som et 400V-system kan SiC fordoble opladningskapaciteten af ​​siliciummaterialer.

Tesla fører branchens trend og er den første til at bruge SiC på invertere. Den elektriske hovedinverter til Tesla Model 3 bruger STMicroelectronics' all-SiC-strømmodul, inklusive 650V SiC MOSFET'er, og dets substrat leveres af Cree. På nuværende tidspunkt bruger Tesla kun SiC-materialer i invertere, og SiC kan i fremtiden bruges i indbyggede opladere (OBC), ladebunker osv.