المحرك: سلك مسطح + تبريد بالزيت لتحسين كثافة طاقة المحرك وكفاءته

في ظل بنية 400 فولت التقليدية، المغناطيس الدائممحركاتتكون هذه المحركات عرضة للتسخين وفقدان المغناطيسية في ظل ظروف التيار العالي والسرعة العالية، مما يجعل من الصعب تحسين قدرة المحرك الإجمالية. وهذا يوفر فرصة لبنية 800 فولت لتحقيق قدرة محرك أكبر تحت نفس شدة التيار. في ظل بنية 800 فولت،محركيواجه متطلبين رئيسيين: منع تآكل المحامل وتحسين أداء العزل.

اتجاهات مسار التكنولوجيا:

مسار عملية لف المحرك: سلك مسطح. يشير محرك السلك المسطح إلى...محركيستخدم هذا المحرك ملفات نحاسية مسطحة في الجزء الثابت (وتحديدًا محرك متزامن بمغناطيس دائم). بالمقارنة مع محرك الأسلاك الدائرية، يتميز محرك الأسلاك المسطحة بمزايا عديدة، منها صغر الحجم، ونسبة ملء عالية للفتحات، وكثافة طاقة عالية، وأداء ممتاز في تقليل الضوضاء والاهتزازات، بالإضافة إلى موصلية حرارية أفضل وأداء أفضل في تبديد الحرارة. وبذلك، يُلبي هذا المحرك متطلبات الأداء المطلوبة، مثل خفة الوزن وكثافة الطاقة العالية، وغيرها من متطلبات الأداء في بيئات الجهد العالي. كما أنه يُخفف من مشكلة تآكل المحامل الناتجة عن انهيار طبقة الزيت وتكوّن تيار في عمود الدوران عند ارتفاع جهد العمود.

1. اتجاه تكنولوجيا تبريد المحركات: التبريد بالزيت. يحل التبريد بالزيت عيوب التبريد بالماء عن طريق تقليل حجم المحرك وزيادة قدرته. تتمثل ميزة التبريد بالزيت في أن الزيت يتمتع بخصائص غير موصلة وغير مغناطيسية، وأداء عزل أفضل، ويمكنه الاتصال مباشرة بالمكونات الداخلية للمحرك. في ظل ظروف التشغيل نفسها، تكون درجات الحرارة الداخلية للمحرك المبرد بالزيتمحركاتوهي أقل بنحو 15% من تلك الخاصة بالتبريد المائي.محركاتمما يسهل على المحرك تبديد الحرارة.

التحكم الكهربائي: حل بديل من كربيد السيليكون، يعرض مزايا الأداء

تحسين الكفاءة، وتقليل استهلاك الطاقة، وتقليل الحجم. مع تطور منصة العمل ذات الجهد العالي 800 فولت للبطاريات، ظهرت متطلبات أعلى للمكونات المتعلقة بالقيادة الكهربائية والتحكم الإلكتروني.

وفقًا لبيانات من شركة Fodie Power، تتمتع أجهزة كربيد السيليكون بالمزايا التالية في تطبيق منتجات التحكم في المحركات: 

1. يمكن أن يحسن كفاءة الأحمال المنخفضة في نظام التحكم الإلكتروني، مما يزيد من مدى السيارة بنسبة 5-10٪؛

2. زيادة كثافة الطاقة لوحدة التحكم من 18 كيلوواط/لتر إلى 45 كيلوواط/لتر، وهو ما يساعد على التصغير؛

3. زيادة كفاءة المنطقة الفعالة التي تمثل 85٪ بنسبة 6٪، وزيادة كفاءة منطقة الحمل المتوسط ​​والمنخفض بنسبة 10٪؛

4. تم تقليل حجم النموذج الأولي للتحكم الإلكتروني المصنوع من كربيد السيليكون بنسبة 40٪، مما يمكن أن يحسن بشكل فعال من استخدام المساحة ويساعد في اتجاه تطوير التصغير.

حساب مساحة التحكم الكهربائي: قد يصل حجم السوق إلى 2.5 مليار يوان،

معدل النمو السنوي المركب لثلاث سنوات 189.9%

لحساب التوزيع المكاني لوحدة التحكم في المحرك في نموذج المركبة 800 فولت، نفترض ما يلي:

1. مركبة الطاقة الجديدة التي تعمل على منصة ذات جهد عالٍ مزودة بمجموعة من وحدات التحكم في المحرك أو مجموعة محرك كهربائي؛

٢. قيمة السيارة الواحدة: استنادًا إلى إيرادات/مبيعات المنتجات ذات الصلة المعلنة في التقرير السنوي لشركة إنتل لعام ٢٠٢١، تبلغ القيمة ١١٤١.٢٩ يوانًا صينيًا/للمجموعة. ونظرًا لأن انتشار أجهزة كربيد السيليكون والترويج لها في مجال منتجات التحكم الإلكتروني سيؤدي مستقبلًا إلى زيادة قيمة الوحدة، فإننا نفترض أن سعر الوحدة سيبلغ ١١٤٥ يوانًا صينيًا/للمجموعة في عام ٢٠٢٢، وسيزداد سنويًا.

بحسب حساباتنا، سيبلغ حجم سوق وحدات التحكم الكهربائية على منصة 800 فولت في عام 2025، محلياً وعالمياً، 1.154 مليار يوان و2.486 مليار يوان على التوالي. وسيبلغ معدل النمو السنوي المركب للفترة من 2022 إلى 2025، 172.02% و189.98% على التوالي.

تزويد المركبات بالطاقة: تطبيق جهاز كربيد السيليكون، يدعم تطوير 800 فولت

فيما يتعلق بتحسين أداء المنتج: تتميز أنابيب MOS المصنوعة من كربيد السيليكون، مقارنةً بأنابيب السيليكون التقليدية، بخصائص ممتازة مثل مقاومة التوصيل المنخفضة، ومقاومة الجهد العالية، وخصائص التردد العالي الجيدة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وسعة الوصلة الصغيرة للغاية. وبالمقارنة مع منتجات تزويد الطاقة في المركبات (OBC) المزودة بأجهزة سيليكونية، فإنها تزيد من تردد التبديل، وتقلل الحجم والوزن، وتحسن كثافة الطاقة، وتزيد الكفاءة. على سبيل المثال، زاد تردد التبديل بمقدار 4-5 أضعاف؛ وانخفض الحجم بمقدار الضعف تقريبًا؛ وانخفض الوزن بمقدار الضعف؛ وزادت كثافة الطاقة من 2.1 إلى 3.3 كيلوواط/لتر؛ وتحسنت الكفاءة بنسبة 3% أو أكثر.

يُسهم استخدام أجهزة كربيد السيليكون (SiC) في جعل منتجات الطاقة في السيارات متوافقة مع التوجهات الحديثة، مثل كثافة الطاقة العالية، وكفاءة التحويل العالية، والتصغير الحجمي، كما يُحسّن من قدرتها على تلبية متطلبات الشحن السريع وتطوير منصات 800 فولت. ويُضفي استخدام أجهزة طاقة كربيد السيليكون في محولات التيار المستمر/المستمر (DC/DC) مقاومة عالية للجهد، وفقدًا منخفضًا للطاقة، وخفة وزن على هذه الأجهزة.

فيما يتعلق بنمو السوق: للتكيف مع محطات الشحن السريع التقليدية بتيار مستمر 400 فولت، يجب تزويد المركبات المجهزة بمنصة جهد 800 فولت بمحول تيار مستمر/تيار مستمر إضافي لرفع الجهد من 400 فولت إلى 800 فولت لشحن بطاريات الطاقة بسرعة، مما يزيد الطلب على أجهزة التيار المستمر/التيار المستمر. في الوقت نفسه، شجعت منصة الجهد العالي على تطوير أجهزة الشحن المدمجة، مما أدى إلى إضافة ميزات جديدة إلى أنظمة الشحن المدمجة عالية الجهد.

حساب مساحة إمداد الطاقة للمركبات: أكثر من 3 مليارات يوان في هذا المجال خلال 25 عامًا، مع مضاعفة معدل النمو السنوي المركب خلال 22-25 عامًا

لحساب التوزيع المكاني لمنتج إمداد الطاقة للمركبة (محول التيار المستمر/المستمر وشاحن المركبة المدمج) في نموذج المركبة 800 فولت، نفترض ما يلي:

تم تجهيز مركبة الطاقة الجديدة بمجموعة من محولات التيار المستمر/المستمر وشاحن داخلي أو مجموعة من منتجات الطاقة المتكاملة الداخلية؛

مساحة السوق لمنتجات الطاقة الخاصة بالمركبات = مبيعات مركبات الطاقة الجديدة × قيمة المركبة الفردية للمنتج المقابل؛

قيمة السيارة الواحدة: بناءً على إيرادات/حجم مبيعات المنتج ذي الصلة في التقرير السنوي لشركة شينروي للتكنولوجيا لعام 2021. يبلغ سعر محول التيار المستمر/المستمر 1589.68 يوان/للسيارة، بينما يبلغ سعر نظام التحكم الإلكتروني بالكمبيوتر المدمج 2029.32 يوان/للسيارة.

وفقًا لحساباتنا، في ظل منصة 800 فولت في عام 2025، سيبلغ حجم السوق المحلي والعالمي لمحولات التيار المستمر 1.588 مليار يوان و3.422 مليار يوان على التوالي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 170.94% و188.83% من عام 2022 إلى عام 2025؛ وسيبلغ حجم السوق المحلي والعالمي لشواحن السيارات المدمجة 2.027 مليار يوان و4.369 مليار يوان على التوالي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 170.94% و188.83% من عام 2022 إلى عام 2025.

المرحلات: ارتفاع أسعار الكميات الكبيرة في ظل اتجاه الجهد العالي

يُعدّ مرحل التيار المستمر عالي الجهد مكونًا أساسيًا في مركبات الطاقة الجديدة، حيث يُستخدم من 5 إلى 8 مرحلات في المركبة الواحدة. يعمل هذا المرحل كصمام أمان لهذه المركبات، إذ يدخل في حالة اتصال أثناء تشغيل المركبة، ويفصل نظام تخزين الطاقة عن النظام الكهربائي في حال تعطلها. حاليًا، تحتاج مركبات الطاقة الجديدة إلى تجهيزها بما بين 5 إلى 8 مرحلات تيار مستمر عالي الجهد (تشمل: مرحلًا رئيسيًا واحدًا أو اثنين للفصل الطارئ لدائرة الجهد العالي في حالة الحوادث أو الأعطال؛ وشاحنًا أوليًا واحدًا لتقاسم حمل الصدمة مع المرحل الرئيسي؛ وشاحنًا سريعًا واحدًا أو اثنين لعزل الجهد العالي في حالة الأعطال المفاجئة في الدائرة؛ ومرحلًا عاديًا واحدًا أو اثنين للشحن؛ ومرحلًا واحدًا للآلة المساعدة لنظام الجهد العالي).

حساب مساحة الترحيل: 3 مليارات يوان في مجال الفضاء خلال 25 عامًا، بمعدل نمو سنوي مركب يتجاوز الضعفين خلال 22-25 عامًا 

لحساب مساحة المرحل في نموذج المركبة 800 فولت، نفترض ما يلي:

تحتاج مركبات الطاقة الجديدة ذات الجهد العالي إلى أن تكون مجهزة بـ 5-8 مرحلات، لذلك نختار المتوسط، مع طلب مركبة واحدة يبلغ 6؛

2. بالنظر إلى الزيادة في قيمة مرحلات التيار المستمر لكل مركبة بسبب الترويج لمنصات المرحلات عالية الجهد في المستقبل، فإننا نفترض سعرًا للوحدة يبلغ 200 يوان لكل وحدة في عام 2022 ونزيدها عامًا بعد عام؛

وفقًا لحساباتنا، فإن حجم السوق لأجهزة الترحيل عالية الجهد للتيار المستمر على منصة 800 فولت في عام 2025 يقارب 3 مليارات يوان، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 202.6٪.

المكثفات ذات الأغشية الرقيقة: الخيار الأول في مجال الطاقة الجديدة

أصبحت الأغشية الرقيقة البديل المفضل للتحليل الكهربائي في مجال الطاقة المتجددة. يُعد العاكس المكون الأساسي لنظام التحكم الإلكتروني في مركبات الطاقة المتجددة. إذا تجاوز تذبذب الجهد على قضيب التوزيع النطاق المسموح به، فسيتسبب ذلك في تلف ترانزستور IGBT. لذلك، من الضروري استخدام المكثفات لتنعيم وترشيح جهد خرج المقوم، وامتصاص تيار النبضات عالي السعة. في مجال العاكس، عادةً ما تكون هناك حاجة إلى مكثفات ذات مقاومة عالية لجهد الاندفاع، وأمان عالٍ، وعمر افتراضي طويل، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة. تستطيع مكثفات الأغشية الرقيقة تلبية المتطلبات المذكورة بشكل أفضل، مما يجعلها الخيار الأمثل في مجال الطاقة المتجددة.

يتزايد استخدام المركبات الفردية تدريجيًا، ومن المتوقع أن يتجاوز الطلب على مكثفات الأغشية الرقيقة معدل نمو صناعة مركبات الطاقة الجديدة. وقد ازداد الطلب على منصات مركبات الطاقة الجديدة عالية الجهد، بينما تحتاج المركبات الكهربائية المتطورة المزودة بتقنية الشحن السريع عالي الجهد عادةً إلى ما بين 2 إلى 4 مكثفات أغشية رقيقة. لذا، من المتوقع أن يواجه الطلب على منتجات مكثفات الأغشية الرقيقة تحديات أكبر من الطلب على مركبات الطاقة الجديدة.

الطلب على المكثفات الرقيقة: الشحن السريع عالي الجهد يحقق نموًا جديدًا، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 189.2% على مدى 22-25 عامًا

لحساب التوزيع المكاني للمكثفات ذات الأغشية الرقيقة في نموذج المركبة 800 فولت، نفترض ما يلي:

1. يختلف سعر مكثفات الأغشية الرقيقة باختلاف طرازات المركبات وقدرة المحرك. فكلما زادت القدرة، زادت القيمة، وبالتالي ارتفع السعر. بافتراض متوسط ​​سعر 300 يوان؛

2. الطلب على مركبات الطاقة الجديدة المزودة بشحن سريع عالي الضغط هو 2-4 وحدات لكل وحدة، ونفترض متوسط ​​طلب يبلغ 3 وحدات لكل وحدة.

بحسب حساباتنا، تبلغ قيمة سوق مكثفات الأفلام التي يوفرها نموذج الشحن السريع بجهد 800 فولت في عام 2025 نحو 1.937 مليار يوان، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 189.2%.

موصلات الجهد العالي: تحسين في الاستخدام والأداء

تُشبه موصلات الجهد العالي الأوعية الدموية في جسم الإنسان، ووظيفتها هي نقل الطاقة باستمرار من نظام البطارية إلى الأنظمة المختلفة.

فيما يتعلق بالجرعة، لا يزال تصميم نظام المركبة بالكامل يعتمد بشكل أساسي على جهد 400 فولت. ولتلبية الطلب على الشحن السريع بجهد 800 فولت، يلزم استخدام محول جهد DC/DC من 800 فولت إلى 400 فولت، مما يزيد من عدد الموصلات. لذلك، سيشهد نظام ASP الخاص بموصلات الجهد العالي في مركبات الطاقة الجديدة التي تعمل بجهد 800 فولت تحسناً ملحوظاً. ونقدر أن تكلفة الشحن لموصل واحد تبلغ حوالي 3000 يوان (بينما تبلغ تكلفة الشحن في المركبات التقليدية التي تعمل بالوقود حوالي 1000 يوان).

من الناحية التقنية، تشمل متطلبات الموصلات في أنظمة الجهد العالي ما يلي:

1. يتميز بأداء عالي الجهد والتيار؛

2. تنفيذ وظائف الحماية عالية المستوى في ظل ظروف عمل متنوعة؛

تتمتع هذه الموصلات بأداء حماية كهرومغناطيسية جيد. لذلك، ولتلبية متطلبات الأداء في ظل اتجاه 800 فولت، فإن التطوير التكنولوجي لموصلات الجهد العالي أمر لا مفر منه.

الصمامات: زيادة معدل انتشار الصمامات الجديدة

تُعدّ الصمامات بمثابة "الصمامات" في مركبات الطاقة الجديدة. الصمام عبارة عن جهاز كهربائي، فعندما يتجاوز التيار في النظام القيمة المقدرة، تعمل الحرارة المتولدة على انصهاره، مما يحقق الغرض من فصل الدائرة الكهربائية.

ازداد معدل انتشار المصهرات الجديدة. يُفعّل مصهر الإثارة بإشارة كهربائية، مما يسمح لجهاز الإثارة بتحرير الطاقة المخزنة. وبفضل القوة الميكانيكية، يُحدث المصهر قطعًا سريعًا ويُخمد قوس التيار الناتج عن عطل كبير، وبالتالي يقطع التيار ويحقق الحماية. بالمقارنة مع المصهرات التقليدية، يتميز مصهر الإثارة بصغر حجمه، وانخفاض استهلاكه للطاقة، وقدرته العالية على تحمل التيار، ومقاومته للصدمات الكهربائية الكبيرة، وسرعة استجابته، وإمكانية التحكم في توقيت الحماية، مما يجعله أكثر ملاءمة لأنظمة الجهد العالي. في ظل توجه نحو بنية 800 فولت، من المتوقع أن يرتفع معدل انتشار مصهرات الإثارة في السوق بسرعة، وأن يصل سعر المصهر الواحد إلى 250 يوانًا.

حساب المساحة اللازمة للصمامات والموصلات عالية الجهد: معدل النمو السنوي المركب = 189.2% من 22 إلى 25 عامًا

لحساب التوزيع المكاني للصمامات والموصلات عالية الجهد في نموذج المركبة 800 فولت، نفترض ما يلي:

1. تبلغ قيمة موصلات الجهد العالي للمركبة الواحدة حوالي 3000 يوان/مركبة؛

2. تبلغ قيمة الفيوز الواحد حوالي 250 يوان/للمركبة؛

 بحسب حساباتنا، فإن حجم سوق موصلات الجهد العالي والصمامات التي سيُتيحها نموذج الشحن السريع 800 فولت في عام 2025 سيبلغ 6.458 مليار يوان و538 مليون يوان على التوالي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 189.2%.