Thương mại hóa 800V cho EV đóng vai trò quan trọng trong chiến lược tăng trưởng của các OEM

Thương mại hóa 800V cho EV đóng vai trò quan trọng trong chiến lược tăng trưởng của các OEM

Dấu thời gian: Ngày 27 tháng 2023 năm 5 57:XNUMX sáng
Nút nguồn: 2613233

Tin tức: Vi điện tử

27 Tháng tư, 2023

Khi các phương tiện năng lượng mới và công nghệ pin bùng nổ, việc sạc và hoán đổi pin trong chuỗi ngành đã trở thành những mắt xích yếu cho sự phát triển của các phương tiện năng lượng mới. Sạc không thuận tiện và phạm vi hành trình ngắn đã trở thành những vấn đề nhức nhối khiến mọi người tiêu dùng mua xe điện phải khổ sở.

Trong bối cảnh này, việc sạc điện áp cao 800V cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới đã trở thành tâm điểm chú ý, theo 'Báo cáo nghiên cứu nền tảng điện áp cao 800V, năm 2023' của Research In China. Năm 2022 là năm đầu tiên phát triển các nền tảng điện áp cao 800V ở Trung Quốc. Đặc biệt, một số lượng lớn các mẫu bệ điện áp cao 800V sẽ được bán trong giai đoạn 2023–2024.

Trong giai đoạn hiện nay, các giàn 800V vẫn đang đối mặt với tình trạng “sấm to mà mưa nhỏ”. Dữ liệu bảo hiểm cho thấy các loại xe được bảo hiểm có nền tảng 800V ở Trung Quốc vẫn chưa đến 10,000 chiếc vào năm 2022. Hiệu suất chi phí thấp và trải nghiệm sạc cực nhanh kém do các mẫu xe 800V cung cấp là những sai sót lớn bị người tiêu dùng chỉ trích.

Sự bùng nổ của ngành vẫn đòi hỏi chi phí vật liệu và hệ thống thượng nguồn thấp hơn, đồng thời triển khai dần dần các cọc sạc cực nhanh 480kW/500kW hạ nguồn để đáp ứng các tình huống sử dụng chính, để các mẫu 800V có thể được đưa vào nút bùng nổ thị trường dự kiến ​​sẽ xuất hiện khoảng năm 2024, theo kế hoạch của các nhà sản xuất ô tô lớn.

Triển khai sạc cực nhanh 800V:

  • Xpeng: đối với mười thành phố hàng đầu theo đơn đặt hàng cho G9, hãy tập trung vào việc xây dựng các trạm sạc cực nhanh S4. Vào năm 2023, các trạm S4 sẽ được sử dụng để bổ sung năng lượng cho các thành phố trọng điểm và dọc theo các đường cao tốc trọng điểm; ước tính vào năm 2025, ngoài 1000 trạm sạc tự vận hành hiện tại, Xpeng sẽ xây dựng thêm 2000 trạm sạc cực nhanh.
  • GAC: năm 2021, GAC giới thiệu cọc sạc nhanh với công suất sạc tối đa lên đến 480kW. Người ta dự đoán rằng, vào năm 2025, 2000 trạm tăng áp sẽ được xây dựng tại 300 thành phố trên khắp Trung Quốc.
  • NIO: tháng 2022/500, NIO chính thức ra mắt cọc sạc cực nhanh 660kW dòng tối đa 400A hỗ trợ sạc công suất cao. Thời gian sạc nhanh nhất cho các mẫu 20V chỉ là 800 phút; đối với kiểu máy 10V, thời gian sạc nhanh nhất từ ​​80% lên 12% mất XNUMX phút.
  • Li Auto: vào năm 2023, Li Auto đã bắt đầu xây dựng các cọc tăng áp điện áp cao 800V ở Quảng Đông và mục tiêu của nó là xây dựng 3000 trạm tăng áp vào năm 2025.
  • Huawei: vào tháng 2023 năm 600, bộ tăng áp 295 kW dành riêng cho AITO đã ra mắt tại Căn cứ Huawei ở Phố Bantian, Thâm Quyến. Cọc sạc này, có tên là Trạm siêu nạp FusionCharge DC, sử dụng thiết kế súng đơn một cọc. Nhà sản xuất là Huawei Digital Power Technologies Co Ltd. Kích thước bên ngoài của nó là 340mm (L) x 1700mm (W) x 600mm (H) và kiểu sản phẩm là DT1L1-CNA200. Cọc sạc có dải điện áp ra từ 1000–600V, dòng ra tối đa 600A, công suất ra tối đa XNUMXkW, làm mát bằng chất lỏng.

Do chi phí xây dựng của các cọc sạc cực nhanh 480kW, nói chung, một trạm sạc cực nhanh chỉ được trang bị một hoặc hai cọc sạc siêu tốc 480kW và một số cọc sạc nhanh 240kW và hỗ trợ phân phối điện động. Nhìn chung, theo kế hoạch của các nhà sản xuất ô tô, có thể hình dung rằng vào cuối năm 2027, số lượng sở hữu các mẫu xe nền điện áp cao 800V sẽ đạt 3 triệu chiếc; số lượng trạm tăng áp 800V sẽ là 15,000–20,000; số lượng cọc tăng áp 480/500kW sẽ vượt con số 30,000.

Cũng như cọc sạc, trong quá trình phát triển kiến ​​trúc từ 400V lên 800V, việc triển khai kỹ thuật xe cũng rất phức tạp. Nó đòi hỏi phải giới thiệu đồng thời toàn bộ hệ thống bao gồm các thiết bị bán dẫn và mô-đun pin cho xe điện, cọc sạc và mạng sạc, đồng thời đặt ra yêu cầu cao hơn về độ tin cậy, kích thước và hiệu suất điện của các đầu nối. Nó cũng đòi hỏi những cải tiến công nghệ về hiệu suất cơ, điện và môi trường.

Các nhà cung cấp cấp 1 đua nhau ra mắt các sản phẩm linh kiện 800V. Hầu hết các sản phẩm mới sẽ có mặt trong giai đoạn 2023–2024

Công nghệ Leadrive: vào năm 2022, hệ thống truyền động điện `ba trong một` dựa trên cacbua silic (SiC) đầu tiên do Leadrive Technology và SAIC Volkswagen đồng phát triển đã đi vào sản xuất thử nghiệm và ra mắt lần đầu tại Diễn đàn Công nghệ Đổi mới IVET của Volkswagen. Được thử nghiệm bởi SAIC Volkswagen, hệ thống 'ba trong một' này được trang bị ECU silicon carbide của Leadrive Technology có thể tăng phạm vi hành trình của mẫu ID.4X lên ít nhất 4.5%. Ngoài ra, Leadrive và Schaeffler sẽ đồng phát triển các sản phẩm lắp ráp truyền động điện bao gồm trục điện SiC 800V.

Vitesco Technologies: sản phẩm hệ thống truyền động điện tích hợp cao EMR4 dự kiến ​​sẽ được sản xuất hàng loạt tại Trung Quốc và cung cấp cho khách hàng toàn cầu vào năm 2023. EMR4 sẽ được sản xuất tại nhà máy của Vitesco ở Khu vực Phát triển Kinh tế-Công nghệ Thiên Tân và được giao cho các nhà sản xuất ô tô cả trong và ngoài nước. bên ngoài Trung Quốc.

BorgWarner: biến tần 800V SiC mới áp dụng công nghệ mô-đun nguồn được cấp bằng sáng chế của Viper. Việc áp dụng các mô-đun nguồn SiC cho các nền tảng 800V giúp giảm việc sử dụng chất bán dẫn và vật liệu SiC. Sản phẩm này sẽ được sản xuất hàng loạt và lắp đặt trên xe trong khoảng thời gian từ năm 2023 đến 2024.

800V vẫn chiếm ưu thế, nhưng cuộc chiến giành năng lực sản xuất SiC đã bắt đầu

Trong các kiến ​​trúc 800V mới, chìa khóa của công nghệ truyền động điện là sử dụng các thiết bị bán dẫn SiC/GaN 'thế hệ thứ ba'. Trong khi mang lại lợi ích kỹ thuật cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới, việc lặp lại công nghệ cũng đặt ra nhiều thách thức đối với chất bán dẫn ô tô và toàn bộ chuỗi cung ứng. Trong tương lai, các hệ thống điện áp cao 800V với SiC/GaN làm lõi sẽ mở ra một thời kỳ phát triển quy mô lớn trong hệ thống truyền động điện ô tô, hệ thống điều khiển điện tử, bộ sạc tích hợp (OBC), DC–DC và tắt -board sạc cọc.

Đặc biệt, cacbua silic là cốt lõi trong chiến lược nền tảng điện áp cao của các OEM. Mặc dù hiện tại 800V vẫn đang phát triển, nhưng cuộc chiến giành năng lực sản xuất SiC đã bắt đầu. Các OEM và nhà cung cấp cấp 1 đang cạnh tranh để thiết lập quan hệ đối tác chiến lược với các nhà cung cấp chip và mô-đun SiC hoặc thành lập liên doanh với họ để sản xuất các mô-đun SiC nhằm khóa công suất chip SiC.

Mặt khác, chiến dịch giảm chi phí SiC cũng đã được triển khai. Hiện tại, các thiết bị điện SiC cực kỳ đắt tiền. Trong trường hợp của Tesla, giá trị của MOSFET dựa trên SiC trên mỗi chiếc xe là khoảng 1300 USD; Tại ngày nhà đầu tư hàng năm gần đây, Tesla đã công bố tiến độ phát triển nền tảng chip điện thế hệ thứ hai, đề cập đến việc giảm 75% mức sử dụng thiết bị silicon carbide, điều này đã thu hút rất nhiều sự chú ý trên thị trường.

Sự tự tin của Tesla nằm ở chỗ nhà sản xuất ô tô này đã độc lập phát triển mô-đun TPAK SiC MOSFET và tham gia sâu vào định nghĩa và thiết kế chip. Mỗi khuôn trần trong TPAK có thể được mua từ các nhà cung cấp chip khác nhau để thiết lập một hệ thống đa nhà cung cấp (ST, ON Semiconductor, v.v.). TPAK cũng cho phép ứng dụng các nền tảng đa vật liệu, ví dụ như sử dụng hỗn hợp IGBT/SiC MOSFET/GaN HEMT.

(1) Trung Quốc đã xây dựng được chuỗi công nghiệp SiC nhưng trình độ công nghệ hơi thấp so với quốc tế

Các thiết bị nguồn dựa trên SiC mang lại lợi ích về tần số cao, hiệu suất cao và khối lượng nhỏ (nhỏ hơn 70% hoặc 80% so với các thiết bị nguồn IGBT) và đã được thấy trong Tesla Model 3.

Từ góc độ của chuỗi giá trị, chất nền chiếm hơn 45% giá thành của thiết bị cacbua silic và chất lượng của nó cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của epitaxy và sản phẩm cuối cùng. Chất nền và epitaxy chiếm gần 70% giá trị, vì vậy việc cắt giảm chi phí của chúng sẽ là hướng phát triển chính của ngành SiC. Cacbua silic cần thiết cho điện áp cao (800V) cho các phương tiện năng lượng mới chủ yếu là tinh thể SiC nền dẫn điện. Các nhà sản xuất lớn hiện có bao gồm Wolfspeed (trước đây là Cree), II-VI, TankeBlue Semiconductor và SICC.

Về mặt phát triển công nghệ SiC toàn cầu, thị trường thiết bị SiC được độc quyền bởi các nhà cung cấp lớn như STMicroelectronics, Infineon, Wolfspeed và ROHM. Các nhà cung cấp Trung Quốc đã có năng lực sản xuất quy mô lớn và ngang tầm với sự phát triển quốc tế. Quy hoạch công suất và thời gian sản xuất của họ gần như tương đương với các công ty nước ngoài.

Về mức độ phát triển của chất nền SiC, chất nền 6 inch hiện đang chiếm ưu thế trên thị trường SiC và chất nền SiC 8 inch là ưu tiên phát triển trên toàn cầu. Hiện tại, chỉ có Wolfspeed đạt được sản xuất hàng loạt SiC 8 inch. Công ty Trung Quốc SEMISiC đã sản xuất tấm bán dẫn SiC loại N 8 inch được đánh bóng ở quy mô nhỏ vào tháng 2022 năm 8. Hầu hết các công ty quốc tế đều lên kế hoạch sản xuất đế SiC 2023 inch trong năm XNUMX.

(2) Gallium nitride (GaN) vẫn đang ở giai đoạn đầu ứng dụng trong ô tô và tốc độ bố trí của các nhà sản xuất liên quan đang tăng nhanh

Gallium nitride (GaN) chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực điện tử tiêu dùng như máy tính bảng, tai nghe nhét tai TWS và sạc nhanh máy tính xách tay (PD). Tuy nhiên, khi các loại xe năng lượng mới phát triển mạnh, xe điện trở thành một thị trường ứng dụng tiềm năng cho GaN. Trong xe điện, bóng bán dẫn hiệu ứng trường GaN (FET) rất phù hợp với OBC AC–DC, bộ chuyển đổi DC–DC điện áp cao (HV) sang điện áp thấp (LV) và bộ chuyển đổi DC–DC điện áp thấp.

Trong lĩnh vực xe điện, công nghệ GaN và SiC bổ sung cho nhau và bao phủ các dải điện áp khác nhau. Các thiết bị GaN phù hợp với điện áp từ hàng chục đến hàng trăm vôn và trong các ứng dụng điện áp trung bình và thấp (dưới 1200V); tổn thất chuyển mạch của chúng ít hơn ba lần so với SiC trong ứng dụng 650V. SiC được áp dụng nhiều hơn cho điện áp cao (vài nghìn vôn). Hiện tại, ứng dụng của các thiết bị SiC trong môi trường 650V chủ yếu là để kích hoạt điện áp 1200V hoặc cao hơn trong xe điện.

Trung Quốc vẫn có khoảng cách lớn với các đối tác nước ngoài trong việc phát triển Ga2O3, và vẫn chưa đạt được sản xuất hàng loạt

Nhờ có vùng cấm năng lượng lớn, cường độ trường đánh thủng cao và khả năng chống bức xạ mạnh, gali oxit (Ga2O3) được dự đoán sẽ thống trị lĩnh vực điện tử công suất trong tương lai. So với các chất bán dẫn SiC/GaN dải rộng phổ biến, Ga2O3 tự hào có con số đáng khen của Baliga cao hơn và chi phí tăng trưởng dự kiến ​​thấp hơn, đồng thời có nhiều tiềm năng hơn trong ứng dụng cho các thiết bị điện tử kích thước nhỏ, điện áp cao, hiệu suất cao và hiệu suất cao.

Về mặt chính sách, Trung Quốc cũng ngày càng chú ý đến Ga.2O3. Ngay từ năm 2018, Trung Quốc đã bắt đầu khám phá và nghiên cứu các vật liệu bán dẫn có dải cực rộng bao gồm Ga2O3, kim cương và boron nitride. Năm 2022, Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã đưa Ga2O3 vào Chương trình NC&PT trọng điểm quốc gia trong giai đoạn 'Kế hoạch 14 năm lần thứ XNUMX'.

Vào ngày 12 tháng 2022 năm 15, Cục Công nghiệp và An ninh (BIS) của Bộ Thương mại Hoa Kỳ đã ban hành quy tắc cuối cùng tạm thời thiết lập các biện pháp kiểm soát xuất khẩu mới đối với bốn công nghệ đáp ứng các tiêu chí dành cho công nghệ nền tảng và mới nổi, bao gồm: công nghệ toàn diện (GAA) ), phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử (EDA), công nghệ đốt tăng áp suất (PGC) và hai chất nền bán dẫn có dải cực rộng, gali oxit và kim cương. Hai biện pháp kiểm soát xuất khẩu có hiệu lực vào ngày XNUMX tháng XNUMX. ga2O3 đã thu hút nhiều sự chú ý hơn từ giới nghiên cứu khoa học và công nghiệp toàn cầu.

Mặc dù oxit gali vẫn đang ở giai đoạn đầu của R&D, nhưng Trung Quốc đã đạt được một số bước đột phá trong vòng 15 tháng kể từ đầu năm 2022. Công nghệ điều chế oxit gali của họ — từ 2 inch đến 6 inch vào năm 2022, và sau đó là 8 inch. gần đây - đang trưởng thành. Tiếng Trung Quốc2O3 các đơn vị nghiên cứu vật liệu bao gồm: Viện nghiên cứu số 46 của Tập đoàn Công nghệ Điện tử Trung Quốc (CETC46), Evolusia Semiconductor, Viện Quang học và Cơ khí Thượng Hải (SIOM), Công nghệ Gia đình Gali, Chất bán dẫn MIG Bắc Kinh và Công nghiệp Gali Fujia; các công ty niêm yết như Xinhu Zhongbao, Sinopack Electronic Technology, Jiangsu Nata Opto-Electronic Material và San'an Optoelectronics; cũng như hàng chục trường cao đẳng và đại học.

tags: Năng lượng điện

Truy cập: www.researchinchina.com

Dấu thời gian:

Thêm từ Bán dẫn ngày nay