מנוע: חוט שטוח + קירור שמן לשיפור צפיפות הספק המנוע ויעילותו

תחת הארכיטקטורה המסורתית של 400V, מגנט קבועמנועיםנוטים להתחממות ולדה-מגנטיזציה בתנאי זרם גבוה ומהירות גבוהה, מה שמקשה על שיפור הספק המנוע הכולל. זה מספק הזדמנות לארכיטקטורת 800V להשיג הספק מנוע מוגבר תחת אותה עוצמת זרם. תחת ארכיטקטורת 800V, ה-מָנוֹעַעומד בפני שתי דרישות עיקריות: מניעת קורוזיה של המסבים ושיפור ביצועי הבידוד.

מגמות במסלולי טכנולוגיה:

מסלול תהליך סלילת מנוע: חוט שטוח. מנוע חוט שטוח מתייחס ל-מָנוֹעַהמשתמש בסטטור שטוח מצופה נחושת (באופן ספציפי מנוע סינכרוני בעל מגנט קבוע). בהשוואה למנוע חוט עגול, למנוע חוט שטוח יש יתרונות כגון גודל קטן, קצב מילוי חריצים גבוה, צפיפות הספק גבוהה, ביצועי NVH טובים, מוליכות תרמית ופיזור חום טובים יותר. הוא יכול לעמוד טוב יותר בדרישות הביצועים של קל משקל, צפיפות הספק גבוהה ודרישות ביצועים אחרות תחת פלטפורמות מתח גבוה. יחד עם זאת, הוא יכול להקל על בעיית קורוזיה של מיסבים הנגרמת כתוצאה מפירוק שכבת השמן והיווצרות זרם פיר כאשר מתח הפיר גבוה.

1. מגמה בטכנולוגיית קירור מנועים: קירור שמן. קירור שמן פותר את החסרונות של טכנולוגיית קירור מים על ידי הפחתת נפח המנוע והגדלת ההספק. היתרון של קירור שמן הוא שלשמן יש תכונות לא מוליכות ולא מגנטיות, ביצועי בידוד טובים יותר, והוא יכול ליצור מגע ישיר עם הרכיבים הפנימיים של המנוע. באותם תנאי הפעלה, הטמפרטורות הפנימיות של קירור שמן עולות.מנועיםנמוכים בכ-15% מאלה של מקוררי מיםמנועים, מה שמקל על המנוע לפזר חום.

בקרה חשמלית: פתרון חלופי SiC, המציג יתרונות ביצועים

שיפור יעילות, הפחתת צריכת חשמל והפחתת נפח. עם התקדמות פלטפורמת העבודה במתח גבוה 800V עבור סוללות, הועלו דרישות גבוהות יותר לרכיבים הקשורים להנעה חשמלית ובקרה אלקטרונית.

על פי נתונים של Fodie Power, להתקני סיליקון קרביד יש את היתרונות הבאים ביישום מוצרי בקר מנוע: 

1. זה יכול לשפר את היעילות של עומסים נמוכים במערכת הבקרה האלקטרונית, ולהגדיל את טווח הנסיעה של הרכב ב-5-10%;

2. הגדלת צפיפות ההספק של הבקר מ-18 קילוואט/ליטר ל-45 קילוואט/ליטר, דבר התורם למזעור;

3. הגדלת יעילות האזור היעיל, המהווה 85%, ב-6%, והגדלת יעילות אזור העומס הבינוני והנמוך ב-10%;

4. נפח אב הטיפוס של בקרה אלקטרונית מסיליקון קרביד מצטמצם ב-40%, מה שיכול לשפר ביעילות את ניצול החלל ולסייע במגמת פיתוח המזעור.

חישוב מרחב הבקרה החשמלי: גודל השוק עשוי להגיע ל-2.5 מיליארד יואן,

ממוצע שנתי ממוצע לשלוש שנים: 189.9%

עבור חישוב מרחבי של בקר המנוע תחת דגם רכב 800V, אנו מניחים כי:

1. רכב אנרגיה חדש תחת פלטפורמת מתח גבוה מצויד במערכת של בקרי מנוע או מכלול הנעה חשמלי;

2. ערך של מכונית בודדת: בהתבסס על ההכנסות/מכירות של המוצרים המתאימים שהוכרזו בדוח השנתי של אינטל לשנת 2021, הערך הוא 1141.29 יואן/סט. בהתחשב בכך שהפופולריות והקידום של התקני סיליקון קרביד בתחום מוצרי הבקרה האלקטרוניים בעתיד יובילו לעלייה בערך היחידה של מוצרים, אנו מניחים שמחיר היחידה יהיה 1145 יואן/סט בשנת 2022 ויגדל משנה לשנה.

לפי חישובינו, בשנת 2025, שטח השוק המקומי והעולמי לבקרי חשמל בפלטפורמת 800V יעמוד על 1.154 מיליארד יואן ו-2.486 מיליארד יואן, בהתאמה. הקצב הצמיחה השנתי-ממוצע (CAGR) לשנים 22-25 יעמוד על 172.02% ו-189.98%.

ספק כוח לרכב: יישום התקן SiC, התומך בפיתוח של 800V

מבחינת שיפור ביצועי המוצר: בהשוואה לצינורות MOS מסיליקון קרביד מסורתיים, לצינורות MOS מסיליקון קרביד מאפיינים מצוינים כגון התנגדות הולכה נמוכה, התנגדות מתח גבוהה יותר, מאפייני תדר גבוה טובים, עמידות בטמפרטורה גבוהה וקיבול צומת קטן ביותר. בהשוואה למוצרי ספק כוח לרכב (OBC) המצוידים במכשירים מבוססי סיליקון, הם יכולים להגדיל את תדירות המיתוג, להפחית את הנפח, להפחית את המשקל, לשפר את צפיפות ההספק ולהגביר את היעילות. לדוגמה, תדירות המיתוג גדלה פי 4-5; להפחית את הנפח בכפי 2; להפחית את המשקל פי 2; צפיפות ההספק גדלה מ-2.1 ל-3.3 קילוואט/ליטר; שיפור יעילות של 3%+.

יישום התקני SiC יכול לסייע למוצרי כוח לרכב לעמוד במגמות כמו צפיפות הספק גבוהה, יעילות המרה גבוהה ומזעור קל משקל, ולהתאים טוב יותר לצרכים של טעינה מהירה ופיתוח פלטפורמות 800V. יישום התקני כוח SiC ב-DC/DC יכול גם להביא למכשירים התנגדות מתח גבוהה, הפסדים נמוכים וקלות משקל.

מבחינת יצירת צמיחת שוק: על מנת להסתגל לערימת הטעינה המהירה המסורתית של 400V DC, כלי רכב המצוידים בפלטפורמת מתח של 800V חייבים להיות מצוידים בממיר DC/DC נוסף כדי להגביר את מתח הטעינה מ-400V ל-800V עבור טעינה מהירה של סוללות DC, מה שמגדיל עוד יותר את הביקוש למכשירי DC/DC. במקביל, פלטפורמת המתח הגבוה קידמה גם את שדרוג המטענים המובנים, מה שהביא תוספות חדשות למטענים המובנים במתח גבוה.

חישוב שטח אספקת החשמל לרכב: מעל 3 מיליארד יואן בחלל ב-25 שנים, הכפלת הקצב הממוצע השנתי (CAGR) ב-22-25 שנים

עבור חישוב מרחבי של מוצר ספק הכוח לרכב (ממיר DC/DC ומטען רכב OBC) תחת דגם רכב 800V, אנו מניחים כי:

רכב אנרגיה חדש מצויד בממירי DC/DC ומטען מובנה (OBC) או במוצרי חשמל משולבים מובנים;

שטח שוק למוצרי אנרגיה לרכב = מכירות של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה × ערך הרכב הבודד של המוצר המתאים;

ערך של מכונית בודדת: בהתבסס על הכנסות/נפח מכירות של המוצר המתאים בדוח השנתי של Xinrui Technology לשנת 2021. ביניהם, ממיר DC/DC הוא 1589.68 יואן/רכב; עלות ה-OBC המובנה היא 2029.32 יואן/רכב.

על פי חישובינו, תחת פלטפורמת 800V בשנת 2025, שטח השוק המקומי והעולמי לממירי DC/DC יעמוד על 1.588 מיליארד יואן ו-3.422 מיליארד יואן, בהתאמה, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 170.94% ו-188.83% בין השנים 2022 ל-2025; שטח השוק המקומי והעולמי למטענים מובנים (OBC) הוא 2.027 מיליארד יואן ו-4.369 מיליארד יואן, בהתאמה, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 170.94% ו-188.83% בין השנים 2022 ל-2025.

ממסר: עליית מחירי הנפח תחת מגמת מתח גבוה

ממסר DC במתח גבוה הוא המרכיב המרכזי של כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה, עם שימוש של 5-8 מתח ברכב בודד. ממסר DC במתח גבוה הוא שסתום בטיחות עבור כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה, אשר נכנס למצב מחובר במהלך פעולת הרכב ויכול להפריד את מערכת אגירת האנרגיה ממערכת החשמל במקרה של תקלה ברכב. כיום, כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה צריכים להיות מצוידים ב-5-8 ממסרי DC במתח גבוה (כולל 1-2 ממסרים ראשיים להחלפת חירום של מעגל המתח הגבוה במקרה של תאונות או חריגות במעגל; מטען מקדים אחד לחלוקת עומס הפגיעה של הממסר הראשי; 1-2 מטענים מהירים לבידוד מתח גבוה במקרה של חריגות פתאומיות במעגל; 1-2 ממסרי טעינה רגילים; וממסר מכונה עזר אחד של מערכת מתח גבוה).

חישוב שטח ממסר: 3 מיליארד יואן בחלל תוך 25 שנים, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) העולה על פי 2 ב-22-25 שנים 

כדי לחשב את מרחב הממסר תחת דגם הרכב 800V, אנו מניחים כי:

כלי רכב חדשים המונעים במתח גבוה צריכים להיות מצוידים ב-5-8 ממסרים, לכן בחרנו בממוצע, עם דרישת רכב בודד של 6;

2. בהתחשב בעליית ערך ממסרי DC לרכב עקב קידום פלטפורמות ממסרי מתח גבוה בעתיד, אנו מניחים מחיר יחידה של 200 יואן ליחידה בשנת 2022 ומעלים אותו משנה לשנה;

על פי החישובים שלנו, שוק ממסרי DC במתח גבוה בפלטפורמת 800V בשנת 2025 קרוב ל-3 מיליארד יואן, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 202.6%.

קבלי סרט דק: הבחירה הראשונה בתחום האנרגיה החדשה

שכבות דקות הפכו לחלופה המועדפת לאלקטרוליזה בתחום האנרגיה החדשה. המרכיב המרכזי במערכת הבקרה האלקטרונית של כלי רכב המופעלים על ידי אנרגיה חדשה הוא הממיר. אם תנודות המתח על פס ההולכה חורגות מהטווח המותר, הדבר יגרום נזק ל-IGBT. לכן, יש צורך להשתמש בקבלים כדי להחליק ולסנן את מתח המוצא של המיישר, ולספוג זרם פולס בעל משרעת גבוהה. בתחום הממיר, בדרך כלל נדרשים קבלים בעלי עמידות חזקה למתח נחשול, בטיחות גבוהה, אורך חיים ארוך ועמידות בטמפרטורה גבוהה. קבלי שכבה דקה יכולים לעמוד טוב יותר בדרישות הנ"ל, מה שהופך אותם לבחירה המועדפת בתחום האנרגיה החדשה.

השימוש בכלי רכב בודדים עולה בהדרגה, והביקוש לקבלי שכבה דקה יהיה גבוה בהרבה מקצב הצמיחה של תעשיית רכבי האנרגיה החדשה. הביקוש לפלטפורמות רכבי אנרגיה חדשים במתח גבוה גדל, בעוד שכלי רכב חשמליים יוקרתיים המצוידים בטעינה מהירה במתח גבוה צריכים להיות מצוידים בדרך כלל ב-2-4 קבלי שכבה דקה. מוצרי קבלי שכבה דקה יתמודדו עם ביקוש גדול יותר מאשר כלי רכב באנרגיה חדשה.

ביקוש לקבלי שכבה דקה: טעינה מהירה במתח גבוה מביאה צמיחה חדשה, עם AGR של 189.2% למשך 22-25 שנים.

עבור חישוב מרחבי של קבלי שכבה דקה תחת דגם רכב 800V, אנו מניחים כי:

1. מחירם של קבלי שכבה דקה משתנה בהתאם לדגמי רכב שונים ולהספק המנוע. ככל שההספק גבוה יותר, כך הערך גבוה יותר, והמחיר בהתאם גבוה יותר. בהנחה של מחיר ממוצע של 300 יואן;

2. הביקוש לרכבי אנרגיה חדשים עם טעינה מהירה בלחץ גבוה הוא 2-4 יחידות ליחידה, ואנו מניחים ביקוש ממוצע של 3 יחידות ליחידה.

לפי החישוב שלנו, שטח קבלי הסרט שייבא על ידי מודל הטעינה המהירה 800V בשנת 2025 הוא 1.937 מיליארד יואן, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 189.2%.

מחברי מתח גבוה: שיפור בשימוש ובביצועים

מחברי מתח גבוה הם כמו כלי דם בגוף האדם, תפקידם להעביר אנרגיה באופן רציף ממערכת הסוללה למערכות שונות.

מבחינת מינון. נכון לעכשיו, כל ארכיטקטורת מערכת הרכב עדיין מבוססת בעיקר על מתח 400V. על מנת לענות על הדרישה לטעינה מהירה של 800V, נדרש ממיר מתח DC/DC מ-800V ל-400V, ובכך יגדיל את מספר המחברים. לכן, מחבר המתח הגבוה ASP של כלי רכב אנרגיה חדשים תחת ארכיטקטורת 800V ישתפר משמעותית. אנו מעריכים כי ערך של מכונית בודדת הוא כ-3000 יואן (כלי רכב מסורתיים המונעים בדלק הם בעלי ערך של כ-1000 יואן).

מבחינת טכנולוגיה. הדרישות למחברים במערכות מתח גבוה כוללות:

1. בעל ביצועי מתח וזרם גבוהים;

2. יישום פונקציות הגנה ברמה גבוהה בתנאי עבודה שונים;

בעלי ביצועי מיגון אלקטרומגנטי טובים. לכן, על מנת לעמוד בדרישות הביצועים תחת מגמת 800V, איטרציה טכנולוגית של מחברי מתח גבוה היא בלתי נמנעת.

נתיכים: קצב חדירה מוגבר של נתיכים חדשים

נתיכים הם ה"נתיכים" של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה. נתיך הוא מכשיר חשמלי שכאשר הזרם במערכת עולה על הערך המדורג, החום שנוצר יתיך את המכשיר הנמס, ובכך משיג את מטרת ניתוק המעגל.

קצב החדירה של נתיכים חדשים גדל. נתיך העירור מופעל על ידי אות חשמלי כדי להפעיל את התקן העירור, מה שמאפשר לו לשחרר אנרגיה אגורה. באמצעות כוח מכני, הוא יוצר במהירות נתק ומשלים את כיבוי הקשת של זרם תקלה גדול, ובכך מנתק את הזרם ומשיג פעולת הגנה. בהשוואה לנתיכים מסורתיים, לקבל העירור מאפיינים של גודל קטן, צריכת חשמל נמוכה, כושר נשיאת זרם חזק, עמידות בפני זעזועי זרם גדולים, פעולה מהירה ותזמון הגנה נשלט, מה שהופך אותו למתאים יותר למערכות מתח גבוה. תחת המגמה של ארכיטקטורת 800V, קצב החדירה לשוק של נתיכי תמריץ יגדל במהירות, וצפוי כי ערך של רכב בודד יגיע ל-250 יואן.

חישוב שטח עבור נתיכים ומחברי מתח גבוה: CAGR=189.2% בין 22 ל-25 שנים

לצורך חישוב מרחבי של נתיכים ומחברי מתח גבוה תחת דגם רכב 800V, אנו מניחים כי:

1. ערך מחברי מתח גבוה לרכב בודד הוא כ-3000 יואן לרכב;

2. ערך הנתיך לרכב בודד הוא כ-250 יואן לרכב;

 לפי החישובים שלנו, שוק המחברים והנתיכים במתח גבוה שמביא דגם הטעינה המהירה 800V בשנת 2025 הוא 6.458 מיליארד יואן ו-538 מיליון יואן, בהתאמה, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 189.2%.