تسويق 800 فولت للمركبات الكهربائية لتلعب دورًا حاسمًا في استراتيجية نمو مصنعي المعدات الأصلية

تسويق 800 فولت للمركبات الكهربائية لتلعب دورًا حاسمًا في استراتيجية نمو مصنعي المعدات الأصلية

الطابع الزمني: 27 أبريل 2023 ، الساعة 5:57 صباحًا
عقدة المصدر: 2613233

الأخبار: الالكترونيات الدقيقة

27 أبريل 2023

مع ازدهار مركبات الطاقة الجديدة وتكنولوجيا البطاريات ، أصبح الشحن وتبديل البطاريات في سلسلة الصناعة روابط ضعيفة لتطوير مركبات الطاقة الجديدة. أصبح الشحن غير الملائم وقصر مدى الإبحار من النقاط المؤلمة التي ابتليت بها كل مستهلك يشتري السيارات الكهربائية.

في هذا السياق ، تم تسليط الضوء على شحن الجهد العالي 800 فولت لمركبات الطاقة الجديدة ، كما يشير تقرير بحث منصة الجهد العالي 800 فولت ، 2023 الصادر عن Research In China. كان عام 2022 هو العام الأول لتطوير منصات الجهد العالي 800 فولت في الصين. على وجه الخصوص ، سيتم طرح عدد كبير من طرازات المنصات عالية الجهد 800 فولت للبيع خلال 2023-2024.

في المرحلة الحالية ، لا تزال منصات 800V تواجه حالة من "الرعد العالي ولكن قطرات المطر الصغيرة". تظهر بيانات التأمين أن المركبات المؤمنة مع منصات 800V في الصين كانت لا تزال أقل من 10,000 وحدة في عام 2022. الأداء المنخفض التكلفة وتجربة الشحن الفائق السرعة التي توفرها طرازات 800V هي العيوب الرئيسية التي ينتقدها المستهلكون.

لا تزال طفرة الصناعة تتطلب تكلفة أقل للمواد والأنظمة الأولية ، والنشر التدريجي لأكوام الشحن فائقة السرعة 480 كيلو وات / 500 كيلو وات لتغطية سيناريوهات الاستخدام الرئيسية ، بحيث يمكن سحب نماذج 800 فولت إلى عقدة انفجار السوق المتوقع ظهورها حوالي عام 2024 ، وفقًا لخطط شركات صناعة السيارات الكبيرة.

نشر شحن فائق السرعة 800 فولت:

  • Xpeng: للمدن العشر الأولى حسب طلبات G9 ، ركز على بناء محطات شحن فائقة السرعة S4. في عام 2023 ، سيتم استخدام محطات S4 لتوفير الطاقة في المدن الرئيسية وعلى طول الطرق السريعة الرئيسية ؛ تشير التقديرات إلى أنه في عام 2025 ، بالإضافة إلى 1000 محطة شحن ذاتية التشغيل ، ستقوم Xpeng ببناء 2000 محطة شحن فائق السرعة أخرى.
  • GAC: في عام 2021 ، قدمت GAC كومة سريعة الشحن مع طاقة شحن قصوى تصل إلى 480 كيلو وات. من المتوقع أنه في عام 2025 ، سيتم بناء 2000 محطة شحن فائق في 300 مدينة في جميع أنحاء الصين.
  • NIO: في ديسمبر 2022 ، أصدرت NIO رسميًا كومة شحن فائقة السرعة بقدرة 500 كيلو وات مع تيار أقصى يبلغ 660 أمبير لدعم الشحن عالي الطاقة. أسرع وقت شحن لطرازات 400 فولت هو 20 دقيقة فقط ؛ بالنسبة لموديلات 800 فولت ، يستغرق الشحن الأسرع من 10٪ إلى 80٪ 12 دقيقة.
  • Li Auto: في عام 2023 ، بدأت Li Auto في إنشاء ركائز الشحن الفائق بقوة 800 فولت في قوانغدونغ ، وهدفها هو بناء 3000 محطة شحن فائق في عام 2025.
  • هواوي: في مارس 2023 ، ظهر كومة الشحن الفائق بقوة 600 كيلو وات حصريًا لشركة AITO في قاعدة هواوي في شارع بانتيان ، شنتشن. كومة الشحن هذه ، المسمى FusionCharge DC Supercharging Terminal ، تتبنى تصميم كومة واحدة بمسدس واحد. الشركة المصنعة هي Huawei Digital Power Technologies Co Ltd. أبعادها الخارجية 295 مم (طول) × 340 مم (عرض) × 1700 مم (ارتفاع) ، ونموذج المنتج هو DT600L1-CNA1. كومة الشحن لها نطاق جهد خرج يتراوح من 200 إلى 1000 فولت ، وأقصى تيار خرج 600 أمبير ، وقوة خرج قصوى تبلغ 600 كيلو وات ، وتبريد سائل.

نظرًا لتكلفة البناء المرتفعة لأكوام الشحن فائقة السرعة 480 كيلو وات ، بشكل عام ، فإن محطة الشحن فائقة السرعة مجهزة بواحد أو اثنين فقط من أكوام الشحن الفائقة 480 كيلو وات والعديد من أكوام الشحن السريع 240 كيلو وات ، وتدعم التوزيع الديناميكي للطاقة. بشكل عام ، وفقًا لخطط صانعي السيارات ، من المتصور أنه في أواخر عام 2027 ، ستصل ملكية طرازات المنصات عالية الجهد 800 فولت إلى 3 ملايين وحدة ؛ عدد محطات الشحن الفائق 800 فولت سيكون من 15,000 إلى 20,000 ؛ سيتجاوز عدد أكوام الشحن الفائقة 480 / 500kW 30,000.

بالإضافة إلى شحن الأكوام ، في تطور الهندسة المعمارية من 400 فولت إلى 800 فولت ، يظل تنفيذ هندسة المركبات أيضًا معقدًا للغاية. يتطلب الأمر إدخال نظام كامل في وقت واحد يشمل أجهزة أشباه الموصلات ووحدات البطارية للسيارات الكهربائية ، وأكوام الشحن ، وشبكات الشحن ، ويفرض متطلبات أعلى على الموثوقية والحجم والأداء الكهربائي للموصلات. كما يتطلب تحسينات تقنية في الأداء الميكانيكي والكهربائي والبيئي.

يتسابق موردو المستوى 1 للكشف عن منتجات مكونات 800 فولت. ستتوفر معظم المنتجات الجديدة خلال الفترة من 2023 إلى 2024

تقنية Leadrive: في عام 2022 ، دخل أول نظام محرك كهربائي "ثلاثة في واحد" قائم على كربيد السيليكون طورته شركة Leadrive Technology و SAIC Volkswagen في مرحلة الإنتاج التجريبي وظهر لأول مرة في منتدى تكنولوجيا الابتكار في فولكس فاجن IVET. تم اختباره من قبل SAIC Volkswagen ، هذا النظام "ثلاثة في واحد" المجهز بوحدة التحكم الإلكترونية من كربيد السيليكون من Leadrive Technology يمكن أن يزيد من نطاق الانطلاق لطراز ID.4X بنسبة 4.5٪ على الأقل. بالإضافة إلى ذلك ، ستشارك Leadrive و Schaeffler في تطوير منتجات تجميع محرك كهربائي بما في ذلك المحور الكهربائي 800V SiC.

Vitesco Technologies: من المتوقع أن يتم إنتاج منتج نظام الدفع الكهربائي المتكامل EMR4 بكميات كبيرة في الصين ويتم توفيره للعملاء العالميين في عام 2023. سيتم إنتاج EMR4 في مصنع Vitesco في منطقة التنمية الاقتصادية والتكنولوجية في Tianjin وتسليمه إلى صانعي السيارات في الداخل والخارج. خارج الصين.

BorgWarner: يستخدم عاكس SiC 800V الجديد تكنولوجيا وحدة الطاقة الحاصلة على براءة اختراع من Viper. يقلل تطبيق وحدات طاقة SiC على منصات 800V من استخدام أشباه الموصلات ومواد SiC. سيتم إنتاج هذا المنتج بكميات كبيرة وتركيبه على المركبات بين عامي 2023 و 2024.

لا يزال 800 فولت في الصعود ، ولكن بدأت المعركة من أجل القدرة الإنتاجية للرابط

في أبنية 800V الجديدة ، يتمثل مفتاح تقنية القيادة الكهربائية في استخدام أجهزة أشباه الموصلات SiC / GaN من الجيل الثالث. بينما تجلب الفوائد التقنية لمركبات الطاقة الجديدة ، تشكل التكرارات التكنولوجية أيضًا العديد من التحديات لأشباه موصلات السيارات وسلسلة التوريد بأكملها. في المستقبل ، ستدخل أنظمة الجهد العالي 800 فولت مع SiC / GaN كقلب أساسي في فترة من التطوير على نطاق واسع في أنظمة القيادة الكهربائية للسيارات وأنظمة التحكم الإلكترونية وأجهزة الشحن على متن الطائرة (OBCs) و DC-DC وإيقاف التشغيل - أكوام شحن اللوحة.

على وجه الخصوص ، يقع كربيد السيليكون في صميم استراتيجية النظام الأساسي للجهد العالي لمصنعي المعدات الأصلية. على الرغم من أن 800V لا تزال تنمو في الوقت الحاضر ، فقد بدأت بالفعل الحرب على الطاقة الإنتاجية SiC. يتنافس مصنعي المعدات الأصلية وموردي المستوى 1 لتشكيل شراكات استراتيجية مع موردي رقائق ووحدات SiC أو لإقامة مشاريع مشتركة معهم لإنتاج وحدات SiC من أجل تأمين سعة رقاقة SiC.

من ناحية أخرى ، تم إطلاق حملة خفض تكلفة SiC أيضًا. في الوقت الحاضر ، تعد أجهزة الطاقة المصنوعة من SiC باهظة الثمن. في حالة Tesla ، تبلغ قيمة MOSFET القائمة على SiC لكل مركبة حوالي 1300 دولار ؛ في يوم المستثمر السنوي الأخير ، أعلنت Tesla عن إحراز تقدم في تطوير منصة شرائح الطاقة من الجيل الثاني ، مشيرة إلى انخفاض بنسبة 75٪ في استخدام جهاز كربيد السيليكون ، الأمر الذي جذب الكثير من الاهتمام في السوق.

تكمن ثقة Tesla في حقيقة أن صانع السيارات قد طور بشكل مستقل وحدة TPAK SiC MOSFET ويشارك بعمق في تعريف الشريحة وتصميمها. يمكن شراء كل قالب مكشوف في TPAK من بائعي شرائح مختلفين لإنشاء نظام متعدد الموردين (ST ، ON Semiconductor ، إلخ). يسمح TPAK أيضًا بتطبيق منصات متعددة المواد ، مثل الاستخدام المختلط لـ IGBT / SiC MOSFETs / GaN HEMTs.

(1) أنشأت الصين سلسلة صناعة كربيد الكربون ، ولكن بمستوى تكنولوجي يقل قليلاً عن المستوى الدولي

توفر أجهزة الطاقة القائمة على SiC مزايا التردد العالي والكفاءة العالية والحجم الصغير (70٪ أو 80٪ أصغر من أجهزة الطاقة IGBT) ، وقد شوهدت في Tesla Model 3.

من منظور سلسلة القيمة ، تشكل الركائز أكثر من 45٪ من تكلفة أجهزة كربيد السيليكون ، كما تؤثر جودتها بشكل مباشر على أداء epitaxy والمنتج النهائي. تشكل الركيزة والتحصين ما يقرب من 70 ٪ من القيمة ، لذا فإن خفض تكلفتها سيكون هو الاتجاه الرئيسي لتطوير صناعة SiC. كربيد السيليكون المطلوب للجهد العالي (800 فولت) لمركبات الطاقة الجديدة هو أساسًا بلور كربيد كربيد السيليكون الموصّل للركيزة. تشمل الشركات المصنعة الرئيسية الحالية Wolfspeed (Cree سابقًا) و II-VI و TankeBlue Semiconductor و SICC.

فيما يتعلق بتطوير تكنولوجيا SiC العالمية ، يحتكر سوق أجهزة SiC بائعون كبار مثل STMicroelectronics و Infineon و Wolfspeed و ROHM. يمتلك البائعون الصينيون بالفعل طاقة إنتاجية واسعة النطاق ، وهم على قدم المساواة مع التطورات الدولية. تكاد قدراتهم التخطيطية والإنتاجية مساوية لنظرائهم الأجانب.

فيما يتعلق بمستوى تطوير ركيزة SiC ، تسود ركائز بحجم 6 بوصات حاليًا في سوق SiC ، وتعد ركيزة SiC مقاس 8 بوصات أولوية تطوير على مستوى العالم. في الوقت الحاضر ، حققت Wolfspeed فقط الإنتاج الضخم لـ 8 بوصة SiC. أنتجت شركة SEMISiC الصينية رقاقات مصقولة من نوع SiC مقاس 8 بوصات على نطاق صغير في يناير 2022. تخطط معظم الشركات العالمية لإنتاج ركائز SiC مقاس 8 بوصات خلال عام 2023.

(2) لا يزال نيتريد الغاليوم (GaN) في مرحلة مبكرة من التطبيق في السيارات ، وتتسارع وتيرة تخطيط الشركات المصنعة ذات الصلة

يستخدم نيتريد الغاليوم (GaN) إلى حد كبير في مجالات الإلكترونيات الاستهلاكية مثل أجهزة الكمبيوتر اللوحية وسماعات الأذن TWS والكمبيوتر المحمول سريع الشحن (PD). ومع ذلك ، مع ازدهار مركبات الطاقة الجديدة ، أصبحت السيارات الكهربائية سوقًا محتملاً لتطبيق GaN. في السيارات الكهربائية ، ترانزستورات التأثير الميداني GaN (FETs) قابلة للتطبيق بشكل كبير على AC-DC OBCs ، الجهد العالي (HV) إلى الجهد المنخفض (LV) محولات DC-DC ، ومحولات DC-DC ذات الجهد المنخفض.

في مجال السيارات الكهربائية ، تكمل تقنيات GaN و SiC بعضها البعض وتغطي نطاقات جهد مختلفة. أجهزة GaN مناسبة لعشرات الفولتات إلى مئات الفولتات ، وفي التطبيقات ذات الجهد المتوسط ​​والمنخفض (أقل من 1200 فولت) ؛ تكون خسارة التبديل الخاصة بهم أقل بثلاث مرات من SiC في تطبيق 650V. SiC أكثر قابلية للتطبيق على الفولتية العالية (عدة آلاف من الفولتات). في الوقت الحالي ، يتم استخدام أجهزة SiC في بيئة 650 فولت في الغالب لتمكين جهد 1200 فولت أو أعلى في السيارات الكهربائية.

لا تزال الصين لديها فجوة كبيرة مع نظيراتها الأجنبية في تطوير الجا2O3، ولا يزال يتعين عليها تحقيق الإنتاج الضخم

بحكم وجود فجوة نطاق طاقة كبيرة ، وقوة مجال عالية للانهيار ومقاومة قوية للإشعاع ، فإن أكسيد الغاليوم (Ga2O3) من المتوقع أن تهيمن على مجال إلكترونيات الطاقة في المستقبل. بالمقارنة مع أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة SiC / GaN ، فإن Ga2O3 تتميز برقم أعلى من Baliga وتكلفة نمو متوقعة أقل ، ولديها إمكانات أكبر في التطبيق على الأجهزة الإلكترونية عالية الجهد وعالية الطاقة وعالية الكفاءة وصغيرة الحجم.

في مصطلح السياسة ، تولي الصين أيضًا اهتمامًا أكبر من أي وقت مضى للجا2O3. في وقت مبكر من عام 2018 ، بدأت الصين في استكشاف ودراسة مواد أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة للغاية بما في ذلك Ga2O3والماس ونتريد البورون. في عام 2022 ، جلبت وزارة العلوم والتكنولوجيا الصينية Ga2O3 في البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي خلال فترة "الخطة الخمسية الرابعة عشرة".

في 12 أغسطس 2022 ، أصدر مكتب الصناعة والأمن التابع لوزارة التجارة الأمريكية (BIS) قاعدة نهائية مؤقتة تحدد ضوابط تصدير جديدة على أربع تقنيات تفي بمعايير التقنيات الناشئة والتأسيسية ، بما في ذلك: البوابة الشاملة (GAA) ) التكنولوجيا ، برنامج أتمتة التصميم الإلكتروني (EDA) ، تقنية احتراق كسب الضغط (PGC) ، وركائز أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة للغاية ، وأكسيد الغاليوم والماس. دخلت ضابطتا التصدير حيز التنفيذ في 15 أغسطس. جا2O3 جذب المزيد من الاهتمام من دوائر البحث العلمي والصناعي العالمية.

على الرغم من أن أكسيد الغاليوم لا يزال في المرحلة الأولى من البحث والتطوير ، فقد حققت الصين العديد من الاختراقات في غضون 15 شهرًا منذ بداية عام 2022. تقنيات تحضير أكسيد الغاليوم - من 2 بوصة إلى 6 بوصات في عام 2022 ، ثم إلى 8 بوصات معظم في الآونة الأخيرة - تنضج. Ga الصينية2O3 تشمل وحدات أبحاث المواد: China Electronics Technology Group Corporation No.46 Research Institute (CETC46) ، Evolusia Semiconductor ، معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة (SIOM) ، Gallium Family Technology ، Beijing MIG Semiconductor ، و Fujia Gallium Industry ؛ الشركات المدرجة مثل Xinhu Zhongbao و Sinopack Electronic Technology و Jiangsu Nata Opto-Electronic Material و San'an Optoelectronics ؛ فضلا عن عشرات الكليات والجامعات.

الوسوم (تاج): إلكترونيات الطاقة

زيارة الموقع: www.researchinchina.com

الطابع الزمني:

اكثر من أشباه الموصلات اليوم