A 800 V feszültség kereskedelmi forgalomba hozatala az elektromos járművek számára, hogy döntő szerepet játszhasson az OEM-ek növekedési stratégiájában

A 800 V feszültség kereskedelmi forgalomba hozatala az elektromos járművek számára, hogy döntő szerepet játszhasson az OEM-ek növekedési stratégiájában

Időbélyeg: 27. április 2023. 5:57
Forrás csomópont: 2613233

Hírek: mikroelektronikai

27. április 2023.

Az új energetikai járművek és az akkumulátortechnológia fellendülésével az ipari lánc töltése és akkumulátorcseréje gyenge láncszemekké vált az új energetikai járművek fejlesztésében. A kényelmetlen töltés és a rövid utazási hatótáv olyan fájdalmas pontokká váltak, amelyek minden elektromos járművet vásárló fogyasztót megviselnek.

Ebben az összefüggésben az új energiafelhasználású járművek 800 V-os nagyfeszültségű töltése reflektorfénybe került – állapítja meg a Research In China „800 V High Voltage Platform Research Report, 2023” című kiadványa. 2022 volt az első év a 800 V-os nagyfeszültségű platformok fejlesztésében Kínában. Különösen sok 800 V-os nagyfeszültségű platformmodell kerül forgalomba 2023 és 2024 között.

A jelenlegi szakaszban a 800 V-os platformok továbbra is „hangos mennydörgés, de kis esőcseppek” helyzettel néznek szembe. A biztosítási adatok azt mutatják, hogy Kínában 800-ben még mindig kevesebb mint 10,000 2022 volt a biztosított járművek száma 800 V-os platformmal. A XNUMX V-os modellek által kínált alacsony költségű teljesítmény és gyenge ultragyors töltési élmény a fogyasztók által kifogásolt fő hibák.

Az ipari fellendülés továbbra is alacsonyabb költségeket követel meg az upstream anyagok és rendszerek költségeiről, valamint a 480 kW/500 kW-os ultragyors töltőcölöpök fokozatos telepítéséről a kulcsfontosságú felhasználási forgatókönyvek lefedése érdekében, hogy a 800 V-os modelleket be lehessen vonni a várhatóan beköszöntő piaci robbanáspontba. 2024 körül, a nagy autógyártók tervei szerint.

800 V-os ultragyors töltés telepítése:

  • Xpeng: a G9-re vonatkozó megrendelések alapján a tíz legnagyobb város számára összpontosítson S4 ultragyors töltőállomások építésére. 2023-ban az S4 állomások energia-utánpótlást biztosítanak a kulcsfontosságú városokban és a kulcsfontosságú autópályák mentén; a becslések szerint 2025-ben a jelenlegi 1000 saját üzemeltetésű töltőállomáson kívül további 2000 ultragyors töltőállomást épít majd az Xpeng.
  • GAC: 2021-ben a GAC ​​bevezetett egy gyorstöltő kupacot, amelynek maximális töltési teljesítménye akár 480 kW. Az előrejelzések szerint 2025-ben Kína 2000 városában 300 feltöltőállomás épül.
  • NIO: 2022 decemberében a NIO hivatalosan is kiadott egy 500 kW-os ultragyors töltést 660 A maximális áramerősséggel, amely támogatja a nagy teljesítményű töltést. A 400 V-os modellek leggyorsabb töltési ideje mindössze 20 perc; 800 V-os modelleknél a leggyorsabb töltés 10%-ról 80%-ra 12 percet vesz igénybe.
  • Li Auto: 2023-ban a Li Auto megkezdte a 800 V-os nagyfeszültségű feltöltőcölöpök építését Guangdongban, és célja 3000 feltöltőállomás építése 2025-ben.
  • Huawei: 2023 márciusában megjelent a 600 kW-os, kizárólag az AITO-nak szánt feltöltő kupac a Huawei Base-ben, a Bantian utcában, Shenzhenben. Ez a FusionCharge DC Supercharging Terminal névre keresztelt töltőhalom egyszálú, egypisztolyos kialakítást alkalmaz. A gyártó a Huawei Digital Power Technologies Co Ltd. Külső méretei: 295 mm (H) x 340 mm (Sz) x 1700 mm (H), a termékmodell pedig DT600L1-CNA1. A töltőhalom kimeneti feszültsége 200–1000 V, maximális kimeneti árama 600 A, maximális kimeneti teljesítménye 600 kW, folyadékhűtése.

A 480 kW-os ultragyorstöltő cölöpök magas építési költsége miatt általánosságban elmondható, hogy egy ultragyors töltőállomás csak egy vagy két 480 kW-os feltöltőcölöpövel és több 240 kW-os gyorstöltő cölöpövel van felszerelve, és támogatja a dinamikus energiaelosztást. Összességében az autógyártók tervei szerint elképzelhető, hogy 2027 végén a 800 V-os nagyfeszültségű platformmodellek tulajdonlása eléri a 3 millió darabot; a 800 V-os feltöltőállomások száma 15,000 20,000–480 500 lesz; a 30,000/XNUMX kW teljesítményű feltöltőcölöpök száma meghaladja a XNUMX ezret.

A töltési cölöpök mellett az építészet 400 V-ról 800 V-ra való fejlődése során a járműgyártás megvalósítása is nagyon bonyolult marad. Ez megköveteli a félvezető eszközökön és akkumulátormodulokon átívelő teljes rendszer egyidejű bevezetését elektromos járművekbe, töltőcölöpökbe és töltőhálózatokba, és magasabb követelményeket támaszt a csatlakozók megbízhatóságával, méretével és elektromos teljesítményével szemben. Ehhez technológiai fejlesztésekre van szükség a mechanikai, elektromos és környezetvédelmi teljesítmény terén is.

Az 1. szintű beszállítók versenyeznek a 800 V-os alkatrésztermékek bemutatásáért. A legtöbb új termék 2023–2024 között lesz elérhető

Leadrive Technology: 2022-ben a Leadrive Technology és a SAIC Volkswagen által közösen kifejlesztett első szilícium-karbid (SiC) alapú "három az egyben" elektromos hajtásrendszer próbagyártásba került, és debütált a Volkswagen IVET Innovációs Technológiai Fórumán. A SAIC Volkswagen által tesztelt „három az egyben” rendszer a Leadrive Technology szilícium-karbid ECU-jával legalább 4%-kal növelheti az ID.4.5X modell hatótávolságát. Ezenkívül a Leadrive és a Schaeffler közösen fejlesztenek elektromos hajtás-összeszerelési termékeket, beleértve a 800 V-os SiC elektromos tengelyt.

Vitesco Technologies: a magasan integrált elektromos hajtásrendszer-terméket, az EMR4-et az előrejelzések szerint 2023-ban tömegesen állítják elő Kínában, és 4-ban szállítják a globális ügyfeleknek. Az EMRXNUMX a Vitesco Tiencsin Gazdasági-Technológiai Fejlesztési Területen található gyárában fog megjelenni, és az autógyártókhoz szállítják mind a bel-, mind pedig az autógyártóknak. Kínán kívül.

BorgWarner: az új 800 V-os SiC inverter a Viper szabadalmaztatott teljesítménymodul technológiáját alkalmazza. A SiC teljesítménymodulok alkalmazása 800 V-os platformokon csökkenti a félvezetők és a SiC anyagok használatát. Ezt a terméket 2023 és 2024 között sorozatban gyártják és szerelik be a járművekbe.

A 800 V még mindig emelkedésben van, de megkezdődött a harc a SiC termelési kapacitásért

Az új 800 V-os architektúrákban az elektromos hajtástechnika kulcsa a „harmadik generációs” SiC/GaN félvezető eszközök használata. Miközben a technológiai iterációk műszaki előnyökkel járnak az új energiahordozók számára, számos kihívás elé állítják az autóipari félvezetőket és a teljes ellátási láncot. A jövőben a SiC/GaN magot tartalmazó 800 V-os nagyfeszültségű rendszerek bevezetik a nagyszabású fejlesztési időszakot az autóipari elektromos hajtásrendszerek, elektronikus vezérlőrendszerek, beépített töltők (OBC-k), DC-DC és off-ok terén. -tábla töltő cölöpök.

A szilícium-karbid az eredeti gyártók nagyfeszültségű platformstratégiájának középpontjában áll. Bár a 800 V jelenleg még növekszik, a SiC termelési kapacitásért folytatott háború már elkezdődött. Az OEM-ek és az 1. szintű beszállítók versenyeznek azért, hogy stratégiai partnerséget alakítsanak ki a SiC-chipek és -modulok beszállítóival, vagy vegyes vállalatokat hozzanak létre velük SiC-modulok gyártására a SiC-chip-kapacitás lekötése érdekében.

Másrészt a SiC költségcsökkentési kampány is elindult. Jelenleg a SiC tápegységek rendkívül drágák. A Tesla esetében a SiC alapú MOSFET járművenkénti értéke körülbelül 1300 dollár; A közelmúltban tartott éves befektetői napon a Tesla bejelentette, hogy előrehaladást ért el második generációs power chip platformja fejlesztésében, megemlítve a szilícium-karbid eszközök használatának 75%-os csökkentését, ami nagy figyelmet keltett a piacon.

A Tesla magabiztossága abban rejlik, hogy az autógyártó önállóan kifejlesztett egy TPAK SiC MOSFET modult, és mélyen részt vesz a chip meghatározásában és tervezésében. A TPAK-ban lévő minden csupasz matrica megvásárolható különböző chip gyártóktól, hogy létrehozzanak egy több szállítós rendszert (ST, ON Semiconductor stb.). A TPAK lehetővé teszi az anyagok közötti platformok alkalmazását is, pl. IGBT/SiC MOSFET/GaN HEMT vegyes használatát.

(1) Kína szilícium-karbid-ipari láncot épített ki, de technológiai szintje valamivel a nemzetközi szint alatt van

A SiC alapú tápegységek a magas frekvencia, a nagy hatásfok és a kis térfogat (70%-kal vagy 80%-kal kisebb, mint az IGBT tápeszközöknél) előnyeit kínálják, és ez a Tesla Model 3 esetében is megmutatkozott.

Az értéklánc szempontjából a hordozók a szilícium-karbid eszközök költségének több mint 45%-át teszik ki, minősége közvetlenül befolyásolja az epitaxia és a végtermék teljesítményét is. A szubsztrátum és az epitaxia az érték közel 70%-át teszi ki, így ezek költségcsökkentése lesz a SiC-ipar fő fejlesztési iránya. Az új energetikai járművek nagyfeszültségéhez (800 V) szükséges szilícium-karbid főként vezetőképes hordozó SiC kristály. A meglévő nagy gyártók közé tartozik a Wolfspeed (korábban Cree), a II-VI, a TankeBlue Semiconductor és a SICC.

Ami a globális SiC technológia fejlesztést illeti, a SiC eszközök piacát olyan nagy gyártók monopolizálják, mint az STMicroelectronics, az Infineon, a Wolfspeed és a ROHM. A kínai gyártók már nagyszabású gyártási kapacitással rendelkeznek, és egy szinten állnak a nemzetközi fejlesztésekkel. Kapacitástervezésük és gyártási időkeretük szinte megegyezik külföldi társaikéval.

A SiC szubsztrát fejlesztési szintjét tekintve jelenleg a 6 hüvelykes hordozók dominálnak a SiC piacon, és a 8 hüvelykes SiC szubsztrát fejlesztési prioritás világszerte. Jelenleg csak a Wolfspeed érte el a 8 hüvelykes SiC tömeggyártását. A kínai SEMISiC cég 8 januárjában 2022 hüvelykes N-típusú SiC polírozott ostyákat gyártott kis méretben. A legtöbb nemzetközi vállalat 8-ra tervezi a 2023 hüvelykes SiC hordozók gyártását.

(2) A gallium-nitrid (GaN) még korai szakaszában van az autóiparban való alkalmazásának, és a kapcsolódó gyártók tervezési üteme egyre gyorsul.

A gallium-nitridet (GaN) nagymértékben használják a fogyasztói elektronikai területeken, például táblagépekben, TWS fülhallgatókban és notebook számítógépek gyorstöltésében (PD). Mégis, ahogy az új energetikai járművek virágzanak, az elektromos járművek a GaN potenciális alkalmazási piacává válnak. Az elektromos járművekben a GaN térhatású tranzisztorok (FET) nagyon jól alkalmazhatók AC–DC OBC-knél, nagyfeszültségű (HV) kisfeszültségű (LV) DC–DC átalakítóknál és kisfeszültségű DC–DC átalakítóknál.

Az elektromos járművek területén a GaN és a SiC technológiák kiegészítik egymást, és különböző feszültségtartományokat fednek le. A GaN eszközök több tíz volttól több száz voltig, valamint közepes és alacsony feszültségű alkalmazásokhoz (1200 V-nál kisebb) használhatók; kapcsolási veszteségük háromszor kisebb, mint a SiC 650 V-os alkalmazásban. A SiC jobban alkalmazható nagy feszültségekre (több ezer volt). Jelenleg a SiC eszközök alkalmazása 650 V-os környezetben leginkább az 1200 V-os vagy magasabb feszültség biztosítására irányul az elektromos járművekben.

Kína még mindig nagy lemaradást mutat a külföldi társaival szemben a Ga fejlesztésében2O3, és még nem érte el a tömeggyártást

A nagy energiasávszélesség, a nagy áttörési térerő és az erős sugárzásállóság miatt gallium-oxid (Ga)2O3) várhatóan a jövőben dominál a teljesítményelektronika területén. A szokásos szélessávú SiC/GaN félvezetőkkel összehasonlítva a Ga2O3 A Baliga magasabb érdemi értékével és alacsonyabb várható növekedési költségével büszkélkedhet, és nagyobb potenciállal rendelkezik a nagyfeszültségű, nagy teljesítményű, nagy hatékonyságú és kis méretű elektronikai eszközök esetében.

A politika szempontjából Kína is egyre nagyobb figyelmet fordít Ga-ra2O3. Kína már 2018-ban megkezdte az ultraszéles sávú félvezető anyagok, köztük a Ga feltárását és tanulmányozását.2O3, gyémánt és bór-nitrid. 2022-ben a kínai Tudományos és Technológiai Minisztérium a Ga2O3 a Nemzeti Kulcsfontosságú K+F programba a „14. ötéves terv” időszakában.

12. augusztus 2022-én az Egyesült Államok Kereskedelmi Minisztériumának Ipari és Biztonsági Hivatala (BIS) ideiglenes, végleges szabályt adott ki, amely új export-ellenőrzést ír elő négy olyan technológia tekintetében, amelyek megfelelnek a feltörekvő és az alaptechnológiákra vonatkozó kritériumoknak, beleértve a teljes körű kaput (GAA) ) technológiát, elektronikus tervezési automatizálási (EDA) szoftvert, nyomásnövelő égetési (PGC) technológiát, valamint a két ultraszéles sávszélességű félvezető hordozót, a gallium-oxidot és a gyémántot. A két exportellenőrzés augusztus 15-én lépett életbe. Ga2O3 nagyobb figyelmet keltett a globális tudományos kutatói és ipari körökben.

Bár a gallium-oxid még mindig a K+F kezdeti szakaszában van, Kína számos áttörést ért el a 15 kezdete óta eltelt 2022 hónapon belül. Gallium-oxid-előkészítési technológiái – 2 hüvelyktől 6 hüvelykig 2022-ben, majd 8 hüvelykig. mostanában – érlelődnek. kínai Ga2O3 anyagkutatási egységek a következők: China Electronics Technology Group Corporation No.46 Research Institute (CETC46), Evolusia Semiconductor, Shanghai Optikai és Finommechanikai Intézet (SIOM), Gallium Family Technology, Beijing MIG Semiconductor és Fujia Gallium Industry; tőzsdén jegyzett vállalatok, mint a Xinhu Zhongbao, a Sinopack Electronic Technology, a Jiangsu Nata Opto-Electronic Material és a San'an Optoelectronics; valamint több tucat főiskola és egyetem.

Címkék: Teljesítmény elektronika

Látogasson el: www.researchinchina.com

Időbélyeg:

Még több Félvezető ma