تجاری سازی 800 ولت برای خودروهای الکتریکی برای ایفای نقش حیاتی در استراتژی رشد OEM ها

تجاری سازی 800 ولت برای خودروهای الکتریکی برای ایفای نقش حیاتی در استراتژی رشد OEM ها

تمبر زمان: 27 آوریل 2023 ساعت 5:57 صبح
گره منبع: 2613233

اخبار: ریز الکترونیک

27 آوریل 2023

همانطور که وسایل نقلیه جدید انرژی و فناوری باتری رونق می گیرد، شارژ و تعویض باتری در زنجیره صنعت به حلقه های ضعیفی برای توسعه وسایل نقلیه انرژی جدید تبدیل شده است. شارژ نامناسب و برد کوتاه کروز به نقاط دردناکی تبدیل شده است که هر مصرف کننده ای را که خودروهای برقی خریداری می کند، آزار می دهد.

در این زمینه، شارژ ولتاژ بالا 800 ولت برای وسایل نقلیه انرژی جدید مورد توجه قرار گرفته است، گزارش تحقیقاتی 800 ولت ولتاژ بالا پلت فرم، 2023 توسط Research In China اشاره می کند. سال 2022 اولین سال برای توسعه سکوهای ولتاژ بالا 800 ولت در چین بود. به طور خاص، تعداد زیادی از مدل های پلت فرم ولتاژ بالا 800 ولت در طی سال های 2023-2024 به فروش خواهند رسید.

در مرحله فعلی، سکوهای 800 ولت هنوز با وضعیت "رعد و برق شدید اما قطرات باران کوچک" روبرو هستند. داده های بیمه نشان می دهد که وسایل نقلیه بیمه شده با پلت فرم های 800 ولت در چین هنوز در سال 10,000 کمتر از 2022 دستگاه بوده است. عملکرد کم هزینه و تجربه شارژ فوق سریع ضعیف ارائه شده توسط مدل های 800 ولت، عمده ترین ایرادات مورد انتقاد مصرف کنندگان است.

رونق صنعت همچنان مستلزم هزینه کمتر مواد و سیستم های بالادستی است، و استقرار تدریجی شمع های شارژ فوق سریع 480 کیلووات/500 کیلووات پایین دست برای پوشش سناریوهای استفاده کلیدی، به طوری که مدل های 800 ولتی می توانند به گره انفجار بازار کشیده شوند که انتظار می رود وارد شوند. حدود 2024، طبق برنامه های خودروسازان بزرگ.

استقرار شارژ فوق سریع 800 ولت:

  • Xpeng: برای ده شهر برتر از نظر سفارشات برای G9، روی ساخت ایستگاه های شارژ فوق سریع S4 تمرکز کنید. در سال 2023، از ایستگاه های S4 برای تامین انرژی در شهرهای کلیدی و در امتداد بزرگراه های کلیدی استفاده خواهد شد. تخمین زده می شود که در سال 2025، علاوه بر 1000 ایستگاه شارژ خودکار فعلی، Xpeng 2000 ایستگاه شارژ فوق سریع دیگر نیز بسازد.
  • GAC: در سال 2021، GAC یک شمع شارژ سریع با حداکثر قدرت شارژ تا 480 کیلو وات معرفی کرد. پیش بینی می شود که در سال 2025، 2000 ایستگاه سوپرشارژ در 300 شهر در سراسر چین ساخته شود.
  • NIO: در دسامبر 2022، NIO رسما یک شمع شارژ فوق سریع 500 کیلوواتی با حداکثر جریان 660 آمپر را منتشر کرد که از شارژ پرقدرت پشتیبانی می کند. سریع ترین زمان شارژ برای مدل های 400 ولت تنها 20 دقیقه است. برای مدل های 800 ولت، سریع ترین شارژ از 10٪ تا 80٪ 12 دقیقه طول می کشد.
  • Li Auto: در سال 2023 Li Auto ساخت شمع های سوپرشارژ 800 ولتی را در گوانگدونگ آغاز کرده است و هدف آن ساخت 3000 ایستگاه سوپرشارژ در سال 2025 است.
  • هواوی: در مارس 2023، شمع سوپرشارژ 600 کیلوواتی منحصراً برای AITO در پایگاه هواوی در خیابان Bantian، شنژن عرضه شد. این شمع شارژ که FusionCharge DC Supercharging Terminal نام دارد، از طراحی تک شمع تک تفنگ استفاده می کند. سازنده آن Huawei Digital Power Technologies Co Ltd است. ابعاد خارجی آن 295mm (L) x 340mm (W) x 1700mm (H) و مدل محصول DT600L1-CNA1 است. شمع شارژ دارای محدوده ولتاژ خروجی 200-1000 ولت، حداکثر جریان خروجی 600 آمپر، حداکثر توان خروجی 600 کیلو وات و خنک کننده مایع است.

به دلیل هزینه بالای ساخت شمع های شارژ فوق سریع 480 کیلو وات، به طور کلی، یک ایستگاه شارژ فوق سریع تنها به یک یا دو شمع سوپرشارژ 480 کیلوواتی و چندین شمع شارژ سریع 240 کیلوواتی مجهز شده است و از توزیع دینامیک توان پشتیبانی می کند. به طور کلی، با توجه به برنامه های خودروسازان، می توان تصور کرد که در اواخر سال 2027 مالکیت مدل های پلت فرم فشار قوی 800 ولت به 3 میلیون دستگاه برسد. تعداد ایستگاه های سوپرشارژ 800 ولت 15,000 تا 20,000 خواهد بود. تعداد شمع های سوپرشارژ 480/500 کیلووات از 30,000 تجاوز خواهد کرد.

علاوه بر شمع های شارژ، در تکامل معماری از 400 ولت به 800 ولت، اجرای مهندسی خودرو نیز بسیار پیچیده است. این نیاز به معرفی همزمان یک سیستم کامل شامل دستگاه های نیمه هادی و ماژول های باتری به وسایل نقلیه الکتریکی، شمع های شارژ و شبکه های شارژ دارد و تقاضاهای بالاتری را در مورد قابلیت اطمینان، اندازه و عملکرد الکتریکی کانکتورها ایجاد می کند. همچنین نیازمند بهبودهای فناوری در عملکرد مکانیکی، الکتریکی و محیطی است.

تامین کنندگان Tier-1 برای پرده برداری از محصولات 800 ولتی رقابت می کنند. اکثر محصولات جدید در طول سال های 2023-2024 در دسترس خواهند بود

فناوری Leadrive: در سال 2022، اولین سیستم محرک الکتریکی «سه در یک» مبتنی بر کاربید سیلیکون (SiC) که به طور مشترک توسط Leadrive Technology و SAIC Volkswagen توسعه داده شد، به تولید آزمایشی رفت و در انجمن فناوری نوآوری Volkswagen IVET معرفی شد. این سیستم «سه در یک» که توسط SAIC Volkswagen آزمایش شده است، مجهز به ECU کاربید سیلیکون Leadrive Technology می‌تواند محدوده حرکتی مدل ID.4X را حداقل تا 4.5 درصد افزایش دهد. علاوه بر این، Leadrive و Schaeffler محصولات مونتاژ محرک الکتریکی از جمله محور الکتریکی 800 ولت SiC را توسعه خواهند داد.

Vitesco Technologies: محصول سیستم محرک الکتریکی بسیار یکپارچه EMR4 پیش بینی می شود که در چین تولید انبوه شود و در سال 2023 به مشتریان جهانی عرضه شود. EMR4 در کارخانه Vitesco در منطقه توسعه اقتصادی-تکنولوژیکی تیانجین تولید و به خودروسازان داخلی و داخلی تحویل داده می شود. خارج از چین

BorgWarner: اینورتر 800 ولت SiC جدید از فناوری ماژول قدرت ثبت شده Viper استفاده می کند. استفاده از ماژول های قدرت SiC در پلت فرم های 800 ولت استفاده از نیمه هادی ها و مواد SiC را کاهش می دهد. این محصول بین سال های 2023 تا 2024 تولید انبوه و بر روی خودروها نصب خواهد شد.

800 ولت هنوز در حال افزایش است، اما نبرد برای ظرفیت تولید SiC آغاز شده است

در معماری های جدید 800 ولت، کلید فناوری محرک الکتریکی استفاده از دستگاه های نیمه هادی SiC/GaN «نسل سوم» است. در حالی که مزایای فنی برای وسایل نقلیه انرژی جدید به ارمغان می آورد، تکرارهای فناوری همچنین چالش های زیادی را برای نیمه هادی های خودرو و کل زنجیره تامین ایجاد می کند. در آینده، سیستم‌های ولتاژ بالا 800 ولت با هسته SiC/GaN، دوره‌ای از توسعه در مقیاس بزرگ در سیستم‌های محرک الکتریکی خودرو، سیستم‌های کنترل الکترونیکی، شارژرهای داخلی (OBC)، DC-DC و خاموش را آغاز خواهند کرد. شمع های شارژ برد.

به طور خاص، کاربید سیلیکون در هسته استراتژی پلت فرم ولتاژ بالا OEM ها قرار دارد. اگرچه 800 ولت در حال حاضر همچنان در حال رشد است، جنگ برای ظرفیت تولید SiC از قبل آغاز شده است. OEM ها و تامین کنندگان ردیف 1 برای ایجاد مشارکت های استراتژیک با تامین کنندگان تراشه ها و ماژول های SiC یا راه اندازی سرمایه گذاری های مشترک با آنها برای تولید ماژول های SiC به منظور قفل کردن ظرفیت تراشه های SiC رقابت می کنند.

از سوی دیگر کمپین کاهش هزینه SiC نیز راه اندازی شده است. در حال حاضر، دستگاه های قدرت SiC بسیار گران هستند. در مورد تسلا، ارزش ماسفت مبتنی بر SiC برای هر وسیله نقلیه حدود 1300 دلار است. تسلا در روز سرمایه‌گذار سالانه اخیر خود با اشاره به کاهش 75 درصدی استفاده از دستگاه کاربید سیلیکون که توجه زیادی را در بازار به خود جلب کرد، پیشرفت در توسعه پلتفرم تراشه‌های قدرت نسل دوم خود را اعلام کرد.

اعتماد تسلا در این واقعیت نهفته است که خودروساز به طور مستقل یک ماژول TPAK SiC MOSFET را توسعه داده است و عمیقاً در تعریف و طراحی تراشه نقش دارد. هر قالب برهنه در TPAK را می توان از فروشندگان مختلف تراشه برای ایجاد یک سیستم چند تامین کننده (ST، ON Semiconductor، و غیره) خریداری کرد. TPAK همچنین امکان استفاده از پلتفرم های متقابل مواد، به عنوان مثال استفاده ترکیبی از ماسفت های IGBT/SiC/GaN HEMT را فراهم می کند.

(1) چین یک زنجیره صنعت SiC ساخته است، اما با سطح فناوری کمی پایین تر از سطح بین المللی

دستگاه های قدرت مبتنی بر SiC مزایای فرکانس بالا، راندمان بالا و حجم کم (70٪ یا 80٪ کوچکتر از دستگاه های قدرت IGBT) را ارائه می دهند و در تسلا مدل 3 دیده شده است.

از منظر زنجیره ارزش، بسترها بیش از 45 درصد از هزینه دستگاه های کاربید سیلیکون را تشکیل می دهند و کیفیت آن نیز مستقیماً بر عملکرد اپیتاکسی و محصول نهایی تأثیر می گذارد. بستر و اپیتاکسی تقریباً 70٪ از ارزش را تشکیل می دهند، بنابراین کاهش هزینه آنها مسیر اصلی توسعه صنعت SiC خواهد بود. کاربید سیلیکون مورد نیاز برای ولتاژ بالا (800 ولت) برای وسایل نقلیه انرژی جدید عمدتاً کریستال SiC بستر رسانا است. تولیدکنندگان اصلی موجود عبارتند از Wolfspeed (سابق Cree)، II-VI، TankeBlue Semiconductor و SICC.

از نظر توسعه جهانی فناوری SiC، بازار دستگاه‌های SiC در انحصار فروشندگان بزرگی مانند STMicroelectronics، Infineon، Wolfspeed و ROHM است. فروشندگان چینی در حال حاضر ظرفیت تولید در مقیاس بزرگ دارند و با پیشرفت های بین المللی همتراز هستند. برنامه ریزی ظرفیت و زمان بندی تولید آنها تقریباً با همتایان خارجی آنها برابر است.

با توجه به سطح توسعه بستر SiC، بسترهای 6 اینچی در حال حاضر در بازار SiC غالب هستند و بستر 8 اینچی SiC یک اولویت توسعه در سطح جهانی است. در حال حاضر تنها Wolfspeed به تولید انبوه SiC 8 اینچی دست یافته است. شرکت چینی SEMISiC ویفرهای صیقلی SiC 8 اینچی از نوع N را در مقیاس کوچک در ژانویه 2022 تولید کرده است. اکثر شرکت های بین المللی برای تولید زیرلایه های SiC 8 اینچی در طول سال 2023 برنامه ریزی می کنند.

(2) نیترید گالیم (GaN) هنوز در مراحل اولیه کاربرد در خودرو است و سرعت طرح‌بندی تولیدکنندگان مرتبط در حال افزایش است.

نیترید گالیوم (GaN) تا حد زیادی در زمینه های الکترونیک مصرفی مانند رایانه های شخصی تبلت، هدفون های TWS و شارژ سریع رایانه نوت بوک (PD) استفاده می شود. با این حال، همانطور که وسایل نقلیه انرژی جدید رشد می کنند، وسایل نقلیه الکتریکی به یک بازار کاربردی بالقوه برای GaN تبدیل می شوند. در خودروهای الکتریکی، ترانزیستورهای اثر میدانی GaN (FET) برای مبدل های DC-DC AC-DC، مبدل های DC-DC ولتاژ بالا (HV) به ولتاژ پایین (LV) و مبدل های DC-DC ولتاژ پایین بسیار کاربردی هستند.

در زمینه خودروهای الکتریکی، فناوری‌های GaN و SiC مکمل یکدیگر هستند و محدوده‌های ولتاژ متفاوتی را پوشش می‌دهند. دستگاه های GaN برای ده ها ولت تا صدها ولت و در کاربردهای ولتاژ متوسط ​​و کم (کمتر از 1200 ولت) مناسب هستند. تلفات سوئیچینگ آنها سه برابر کمتر از SiC در کاربرد 650 ولت است. SiC بیشتر برای ولتاژهای بالا (چند هزار ولت) کاربرد دارد. در حال حاضر، کاربرد دستگاه های SiC در محیط 650 ولت بیشتر برای فعال کردن ولتاژ 1200 ولت یا بالاتر در خودروهای الکتریکی است.

چین هنوز در توسعه Ga با همتایان خارجی خود فاصله زیادی دارد2O3، و هنوز به تولید انبوه دست پیدا نکرده است

به دلیل داشتن شکاف انرژی بزرگ، قدرت میدان شکست بالا و مقاومت در برابر تشعشع قوی، اکسید گالیم (Ga)2O3) پیش بینی می شود در آینده در زمینه الکترونیک قدرت تسلط یابد. Ga2O3 دارای امتیاز بالیگا بالاتر و هزینه رشد کمتر مورد انتظار است و پتانسیل بیشتری در کاربرد دستگاه های الکترونیکی با ولتاژ بالا، توان بالا، کارایی بالا و اندازه کوچک دارد.

در اصطلاح سیاست، چین نیز توجه بیشتری به Ga دارد2O3. از اوایل سال 2018، چین شروع به کاوش و مطالعه مواد نیمه هادی با فاصله باند فوق عریض از جمله Ga کرد.2O3، الماس و نیترید بور. در سال 2022، وزارت علوم و فناوری چین Ga را آورد2O3 به برنامه ملی تحقیق و توسعه کلیدی در طول دوره "برنامه پنج ساله چهاردهم".

در 12 آگوست 2022، دفتر صنعت و امنیت وزارت بازرگانی ایالات متحده (BIS) یک قانون موقت موقت صادر کرد که کنترل‌های صادراتی جدیدی را بر روی چهار فناوری ایجاد می‌کند که معیارهای فناوری‌های نوظهور و پایه را برآورده می‌کنند، از جمله: دروازه همه جانبه (GAA) ) فناوری، نرم افزار اتوماسیون طراحی الکترونیکی (EDA)، فناوری احتراق افزایش فشار (PGC) و دو بستر نیمه هادی با فاصله بسیار وسیع، اکسید گالیوم و الماس. دو کنترل صادرات از 15 اوت به اجرا گذاشته شد. GA2O3 توجه محافل علمی و صنعتی جهانی را بیشتر جلب کرده است.

اگرچه اکسید گالیوم هنوز در مرحله اولیه تحقیق و توسعه است، چین طی 15 ماه از آغاز سال 2022 به پیشرفت‌های متعددی دست یافته است. اخیرا - در حال بلوغ هستند. چینی گا2O3 واحدهای تحقیقاتی مواد عبارتند از: مؤسسه تحقیقاتی No.46 Group Technology Electronics China (CETC46)، نیمه هادی Evolusia، موسسه اپتیک و مکانیک ظریف شانگهای (SIOM)، فناوری خانواده گالیوم، پکن MIG Semiconductor، و Fujia Gallium Industry. شرکت های فهرست شده مانند Xinhu Zhongbao، Sinopack Electronic Technology، Jiangsu Nata Opto-Electronic Material و San'an Optoelectronics. و همچنین ده ها کالج و دانشگاه.

برچسب ها: الکترونیک قدرت

بازدید: www.researchinchina.com

تمبر زمان:

بیشتر از نیمه هادی امروز