Theo kiến trúc 400V truyền thống, nam châm vĩnh cửuđộng cơdễ bị nóng lên và mất từ trong điều kiện dòng điện cao và tốc độ cao, khiến việc cải thiện công suất động cơ tổng thể trở nên khó khăn. Điều này tạo cơ hội cho kiến trúc 800V đạt được công suất động cơ tăng lên trong cùng cường độ dòng điện. Trong kiến trúc 800V,động cơđáp ứng hai yêu cầu chính: chống ăn mòn ổ trục và cải thiện hiệu suất cách điện.
Xu hướng lộ trình công nghệ:
Lộ trình quấn động cơ: dây dẹt. Động cơ dây dẹt dùng để chỉđộng cơsử dụng stato quấn đồng dẹt (cụ thể là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu). So với động cơ dây tròn, động cơ dây dẹt có những ưu điểm như kích thước nhỏ, tốc độ lấp đầy khe cao, mật độ công suất cao, hiệu suất NVH tốt và hiệu suất dẫn nhiệt và tản nhiệt tốt hơn. Nó có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu theo đuổi hiệu suất nhẹ, mật độ công suất cao và các yêu cầu hiệu suất khác dưới các nền tảng điện áp cao, Đồng thời, nó có thể làm giảm vấn đề ăn mòn ổ trục do sự phân hủy của màng dầu và sự hình thành dòng điện trục khi điện áp trục cao.
1. Xu hướng công nghệ làm mát động cơ: làm mát bằng dầu. Làm mát bằng dầu giải quyết nhược điểm của công nghệ làm mát bằng nước bằng cách giảm thể tích động cơ và tăng công suất. Ưu điểm của làm mát bằng dầu là dầu có đặc tính không dẫn điện và không từ tính, hiệu suất cách điện tốt hơn và có thể tiếp xúc trực tiếp với các thành phần bên trong của động cơ. Trong cùng điều kiện vận hành, nhiệt độ bên trong của dầu làm mátđộng cơthấp hơn khoảng 15% so với các loại làm mát bằng nướcđộng cơ, giúp động cơ tản nhiệt dễ dàng hơn.
Điều khiển điện: Giải pháp thay thế SiC, thể hiện lợi thế về hiệu suất
Nâng cao hiệu quả, giảm mức tiêu thụ điện năng và giảm khối lượng. Với sự tiến bộ của nền tảng làm việc điện áp cao 800V dành cho pin, các yêu cầu cao hơn đã được đưa ra đối với các thành phần liên quan đến truyền động điện và điều khiển điện tử.
Theo dữ liệu từ Fodie Power, các thiết bị silicon carbide có những ưu điểm sau trong ứng dụng sản phẩm điều khiển động cơ:
1. Có thể cải thiện hiệu quả tải trọng thấp trong hệ thống điều khiển điện tử, tăng phạm vi hoạt động của xe lên 5-10%;
2. Tăng mật độ công suất của bộ điều khiển từ 18kw/L lên 45kw/L, có lợi cho việc thu nhỏ;
3. Tăng hiệu suất vùng hiệu quả chiếm 85% lên 6%, tăng hiệu suất vùng tải trung bình và thấp lên 10%;
4. Thể tích của nguyên mẫu điều khiển điện tử silicon carbide giảm 40%, có thể cải thiện hiệu quả việc sử dụng không gian và hỗ trợ xu hướng phát triển thu nhỏ.
Tính toán không gian điều khiển điện: Quy mô thị trường có thể đạt 2,5 tỷ nhân dân tệ,
CAGR ba năm 189,9%
Đối với tính toán không gian của bộ điều khiển động cơ theo mô hình xe 800V, chúng tôi giả định rằng:
1. Xe năng lượng mới dưới nền tảng điện áp cao được trang bị một bộ điều khiển động cơ hoặc cụm truyền động điện;
2. Giá trị của một chiếc xe đơn lẻ: Dựa trên doanh thu/doanh số của các sản phẩm tương ứng được công bố trong báo cáo thường niên năm 2021 của Intel, giá trị là 1141,29 nhân dân tệ/bộ. Xem xét việc phổ biến và quảng bá các thiết bị silicon carbide trong lĩnh vực sản phẩm điều khiển điện tử trong tương lai sẽ dẫn đến việc tăng giá trị đơn vị của sản phẩm, chúng tôi giả định rằng giá đơn vị sẽ là 1145 nhân dân tệ/bộ vào năm 2022 và tăng theo từng năm.
Theo tính toán của chúng tôi, đến năm 2025, thị trường bộ điều khiển điện trong nước và toàn cầu trên nền tảng 800V sẽ lần lượt là 1,154 tỷ nhân dân tệ và 2,486 tỷ nhân dân tệ. Tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) trong những năm 22-25 sẽ là 172,02% và 189,98%.
Nguồn điện xe: Ứng dụng thiết bị SiC, hỗ trợ phát triển 800V
Về mặt cải thiện hiệu suất sản phẩm: So với các ống MOS silicon truyền thống, các ống MOS silicon carbide có các đặc tính tuyệt vời như điện trở dẫn điện thấp, điện trở điện áp cao hơn, đặc tính tần số cao tốt, khả năng chịu nhiệt độ cao và điện dung tiếp giáp cực nhỏ. So với các sản phẩm cung cấp điện trong xe (OBC) được trang bị các thiết bị dựa trên Si, nó có thể tăng tần số chuyển mạch, giảm thể tích, giảm trọng lượng, cải thiện mật độ công suất và tăng hiệu suất. Ví dụ, tần số chuyển mạch đã tăng 4-5 lần; Giảm thể tích khoảng 2 lần; Giảm trọng lượng gấp 2 lần; Mật độ công suất đã tăng từ 2,1 lên 3,3kw/L; Cải thiện hiệu suất hơn 3%.
Ứng dụng thiết bị SiC có thể giúp các sản phẩm điện ô tô tuân thủ các xu hướng như mật độ công suất cao, hiệu suất chuyển đổi cao và thu nhỏ nhẹ, đồng thời thích ứng tốt hơn với nhu cầu sạc nhanh và phát triển nền tảng 800V. Ứng dụng thiết bị điện SiC trong DC/DC cũng có thể mang lại điện trở cao, tổn thất thấp và nhẹ cho các thiết bị.
Về mặt tạo ra sự tăng trưởng thị trường: Để thích ứng với bộ sạc nhanh DC 400V truyền thống, các xe được trang bị nền tảng điện áp 800V phải được trang bị thêm bộ chuyển đổi DC/DC để tăng 400V lên 800V để sạc nhanh DC cho pin điện, điều này làm tăng thêm nhu cầu về các thiết bị DC/DC. Đồng thời, nền tảng điện áp cao cũng thúc đẩy việc nâng cấp bộ sạc trên xe, mang đến những bổ sung mới cho OBC điện áp cao.
Tính toán không gian cung cấp điện cho xe: Hơn 3 tỷ nhân dân tệ trong không gian trong 25 năm, tăng gấp đôi CAGR trong 22-25 năm
Đối với tính toán không gian của sản phẩm cung cấp điện cho xe (bộ chuyển đổi DC/DC & bộ sạc xe OBC) theo mô hình xe 800V, chúng tôi giả định rằng:
Xe năng lượng mới được trang bị một bộ chuyển đổi DC/DC và bộ sạc OBC trên xe hoặc một bộ sản phẩm tích hợp nguồn điện trên xe;
Không gian thị trường cho các sản phẩm năng lượng cho xe = Doanh số bán xe năng lượng mới × Giá trị xe riêng lẻ của sản phẩm tương ứng;
Giá trị của một chiếc xe đơn lẻ: Dựa trên doanh thu/khối lượng bán hàng của sản phẩm tương ứng trong báo cáo thường niên năm 2021 của Xinrui Technology. Trong đó, bộ chuyển đổi DC/DC là 1589,68 nhân dân tệ/xe; OBC trên xe là 2029,32 nhân dân tệ/xe.
Theo tính toán của chúng tôi, theo nền tảng 800V vào năm 2025, không gian thị trường trong nước và toàn cầu cho bộ chuyển đổi DC/DC sẽ lần lượt là 1,588 tỷ nhân dân tệ và 3,422 tỷ nhân dân tệ, với CAGR là 170,94% và 188,83% từ năm 2022 đến năm 2025; Không gian thị trường trong nước và toàn cầu cho bộ sạc trên bo mạch OBC lần lượt là 2,027 tỷ nhân dân tệ và 4,369 tỷ nhân dân tệ, với CAGR là 170,94% và 188,83% từ năm 2022 đến năm 2025.
Rơ le: Giá khối lượng tăng theo xu hướng điện áp cao
Rơ le DC điện áp cao là thành phần cốt lõi của xe năng lượng mới, với một lần sử dụng xe duy nhất là 5-8. Rơ le DC điện áp cao là van an toàn cho xe năng lượng mới, đi vào trạng thái kết nối trong quá trình xe hoạt động và có thể tách hệ thống lưu trữ năng lượng khỏi hệ thống điện trong trường hợp xe hỏng. Hiện tại, xe năng lượng mới cần được trang bị 5-8 rơ le DC điện áp cao (bao gồm 1-2 rơ le chính để chuyển mạch khẩn cấp mạch điện áp cao trong trường hợp tai nạn hoặc mạch điện bất thường; 1 bộ sạc trước để chia sẻ tải trọng tác động của rơ le chính; 1-2 bộ sạc nhanh để cô lập điện áp cao trong trường hợp mạch điện bất thường đột ngột; 1-2 rơ le sạc thông thường; và 1 rơ le máy phụ hệ thống điện áp cao).
Tính toán không gian tiếp sức: 3 tỷ nhân dân tệ trong không gian trong vòng 25 năm, với CAGR vượt quá 2 lần trong 22-25 năm
Để tính toán không gian của rơle dưới mô hình xe 800V, chúng tôi giả định rằng:
Xe năng lượng mới điện áp cao cần trang bị 5-8 rơ le nên chúng tôi chọn mức trung bình, nhu cầu một xe là 6;
2. Xét đến việc giá trị của rơ le DC trên mỗi xe tăng lên do việc thúc đẩy nền tảng rơ le điện áp cao trong tương lai, chúng tôi giả định giá đơn vị là 200 nhân dân tệ/đơn vị vào năm 2022 và tăng dần theo từng năm;
Theo tính toán của chúng tôi, không gian thị trường cho rơ le DC điện áp cao trên nền tảng 800V vào năm 2025 sẽ đạt gần 3 tỷ nhân dân tệ, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 202,6%.
Tụ điện màng mỏng: sự lựa chọn đầu tiên trong lĩnh vực năng lượng mới
Màng mỏng đã trở thành giải pháp thay thế ưa thích cho điện phân trong lĩnh vực năng lượng mới. Thành phần cốt lõi của hệ thống điều khiển điện tử của xe năng lượng mới là bộ biến tần. Nếu dao động điện áp trên thanh cái vượt quá phạm vi cho phép, nó sẽ gây hư hỏng cho IGBT. Do đó, cần phải sử dụng tụ điện để làm mịn và lọc điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu và hấp thụ dòng xung có biên độ cao. Trong lĩnh vực biến tần, tụ điện có khả năng chống xung điện áp mạnh, độ an toàn cao, tuổi thọ cao và khả năng chịu nhiệt độ cao thường được yêu cầu. Tụ điện màng mỏng có thể đáp ứng tốt hơn các yêu cầu trên, khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên trong lĩnh vực năng lượng mới.
Việc sử dụng xe đơn lẻ đang dần tăng lên, nhu cầu về tụ điện màng mỏng sẽ cao hơn nhiều so với tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới. Nhu cầu về nền tảng xe năng lượng mới điện áp cao đã tăng lên, trong khi xe điện cao cấp được trang bị sạc nhanh điện áp cao thường cần được trang bị 2-4 tụ điện màng mỏng. Sản phẩm tụ điện màng mỏng sẽ phải đối mặt với nhu cầu lớn hơn so với xe năng lượng mới.
Nhu cầu về tụ điện màng mỏng: Sạc nhanh điện áp cao mang lại sự tăng trưởng mới, với AGR là 189,2% trong 22-25 năm
Đối với tính toán không gian của tụ điện màng mỏng theo mô hình xe 800V, chúng tôi giả định rằng:
1. Giá của tụ điện màng mỏng thay đổi tùy theo các mẫu xe và công suất động cơ khác nhau. Công suất càng cao thì giá trị càng cao và giá tương ứng cũng cao hơn. Giả sử giá trung bình là 300 nhân dân tệ;
2. Nhu cầu về xe năng lượng mới có sạc nhanh áp suất cao là 2-4 xe/xe, chúng tôi giả định nhu cầu trung bình là 3 xe/xe.
Theo tính toán của chúng tôi, không gian tụ điện màng phim do mô hình sạc nhanh 800V mang lại vào năm 2025 là 1,937 tỷ nhân dân tệ, với CAGR = 189,2%
Đầu nối điện áp cao: cải thiện khả năng sử dụng và hiệu suất
Đầu nối điện áp cao giống như mạch máu trong cơ thể con người, chức năng của chúng là liên tục truyền năng lượng từ hệ thống pin đến các hệ thống khác nhau.
Về mặt liều lượng. Hiện tại, toàn bộ kiến trúc hệ thống xe vẫn chủ yếu dựa trên 400V. Để đáp ứng nhu cầu sạc nhanh 800V, cần có bộ chuyển đổi điện áp DC/DC từ 800V sang 400V, do đó tăng số lượng đầu nối. Do đó, ASP đầu nối điện áp cao của xe năng lượng mới theo kiến trúc 800V sẽ được cải thiện đáng kể. Chúng tôi ước tính giá trị của một chiếc xe riêng lẻ là khoảng 3000 nhân dân tệ (xe chạy bằng nhiên liệu truyền thống có giá trị khoảng 1000 nhân dân tệ).
Về mặt công nghệ. Các yêu cầu đối với đầu nối trong hệ thống điện áp cao bao gồm:
1. Có hiệu suất điện áp và dòng điện cao;
2. Thực hiện các chức năng bảo vệ cấp cao trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau;
Có hiệu suất che chắn điện từ tốt. Do đó, để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất theo xu hướng 800V, việc lặp lại công nghệ của các đầu nối điện áp cao là điều không thể tránh khỏi.
Cầu chì: Tăng tỷ lệ xuyên thấu của cầu chì mới
Cầu chì là “cầu chì” của xe năng lượng mới. Cầu chì là một thiết bị điện, khi dòng điện trong hệ thống vượt quá giá trị định mức, nhiệt sinh ra sẽ làm chảy chất nóng chảy, đạt được mục đích ngắt mạch.
Tỷ lệ thâm nhập của cầu chì mới đã tăng lên. Cầu chì kích thích được kích hoạt bởi tín hiệu điện để kích hoạt thiết bị kích thích, cho phép nó giải phóng năng lượng được lưu trữ. Thông qua lực cơ học, nó nhanh chóng tạo ra sự ngắt và hoàn thành việc dập tắt hồ quang của dòng điện sự cố lớn, do đó cắt dòng điện và đạt được hành động bảo vệ. So với cầu chì truyền thống, tụ điện kích thích có các đặc điểm là kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp, khả năng dẫn dòng mạnh, khả năng chống sốc dòng điện lớn, hành động nhanh và thời gian bảo vệ có thể kiểm soát được, khiến nó phù hợp hơn với các hệ thống điện áp cao. Theo xu hướng kiến trúc 800V, tỷ lệ thâm nhập thị trường của cầu chì khuyến khích sẽ tăng nhanh chóng và dự kiến giá trị của một chiếc xe duy nhất sẽ đạt 250 nhân dân tệ.
Tính toán không gian cho cầu chì và đầu nối điện áp cao: CAGR = 189,2% từ 22 đến 25 năm
Đối với tính toán không gian của cầu chì và đầu nối điện áp cao theo mô hình xe 800V, chúng tôi giả định rằng:
1. Giá trị của một xe đầu nối điện áp cao là khoảng 3000 nhân dân tệ/xe;
2. Giá trị cầu chì cho một xe đơn lẻ là khoảng 250 tệ/xe;
Theo tính toán của chúng tôi, không gian thị trường cho đầu nối và cầu chì điện áp cao do mô hình sạc nhanh 800V mang lại vào năm 2025 lần lượt là 6,458 tỷ nhân dân tệ và 538 triệu nhân dân tệ, với CAGR = 189,2%
Thời gian đăng: 10-11-2023
