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

تحت بنية 400 فولت التقليدية، المغناطيس الدائمالمحركاتعرضة للتسخين وفقدان المغناطيسية في ظروف التيار العالي والسرعة العالية، مما يُصعّب تحسين القدرة الكلية للمحرك. يتيح هذا لبنية 800 فولت فرصةً لزيادة قدرة المحرك عند نفس شدة التيار. في بنية 800 فولت،محركيواجه متطلبين رئيسيين: منع تآكل المحمل وتحسين أداء العزل.

اتجاهات مسار التكنولوجيا:

مسار عملية لف المحرك: سلك مسطح. يشير مصطلح "محرك سلك مسطح" إلىمحركيستخدم محركًا ثابتًا ملفوفًا بطبقة نحاسية مسطحة (محرك متزامن بمغناطيس دائم). بالمقارنة مع محرك السلك الدائري، يتميز محرك السلك المسطح بمزايا مثل الحجم الصغير، ومعدل ملء الفتحات العالي، وكثافة الطاقة العالية، والأداء الجيد للضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH)، والتوصيل الحراري وتبديد الحرارة بشكل أفضل. يُلبي هذا المحرك متطلبات الأداء العالية، مثل خفة الوزن، وكثافة الطاقة العالية، وغيرها من متطلبات الأداء في منصات الجهد العالي. كما يُخفف من مشكلة تآكل المحمل الناتج عن تفكك طبقة الزيت وتكوين تيار العمود عند ارتفاع جهد العمود.

١. اتجاه تكنولوجيا تبريد المحرك: التبريد بالزيت. يُعالج التبريد بالزيت عيوب تقنية التبريد بالماء من خلال تقليل حجم المحرك وزيادة قدرته. تكمن ميزة التبريد بالزيت في امتلاكه خصائص غير موصلة وغير مغناطيسية، وأداء عزل أفضل، وقدرته على الاتصال المباشر بالمكونات الداخلية للمحرك. في ظل نفس ظروف التشغيل، تُحافظ درجات الحرارة الداخلية للزيت المُبرّد على نفس مستوياتها.المحركاتأقل بنحو 15% من تلك المبردة بالماءالمحركاتمما يجعل من السهل على المحرك تبديد الحرارة.

التحكم الكهربائي: حل بديل لـ SiC، يعرض مزايا الأداء

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

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

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

2. زيادة كثافة الطاقة لوحدة التحكم من 18 كيلو وات/لتر إلى 45 كيلو وات/لتر، مما يساعد على التصغير؛

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

4. يتم تقليل حجم النموذج الأولي للتحكم الإلكتروني بكربيد السيليكون بنسبة 40%، مما يمكنه تحسين استخدام المساحة بشكل فعال والمساعدة في اتجاه تطوير التصغير.

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

معدل النمو السنوي المركب لمدة ثلاث سنوات 189.9%

بالنسبة للحساب المكاني لوحدة التحكم في المحرك في نموذج السيارة 800 فولت، نفترض أن:

1. يتم تجهيز مركبة الطاقة الجديدة الموجودة أسفل منصة الجهد العالي بمجموعة من وحدات التحكم في المحرك أو مجموعة محرك كهربائي؛

٢. قيمة السيارة الواحدة: بناءً على إيرادات/مبيعات المنتجات المقابلة المُعلنة في التقرير السنوي لشركة إنتل لعام ٢٠٢١، تبلغ القيمة ١١٤١.٢٩ يوانًا للمجموعة. وبالنظر إلى أن انتشار أجهزة كربيد السيليكون والترويج لها في مجال منتجات التحكم الإلكتروني مستقبلًا سيؤدي إلى زيادة قيمة الوحدة للمنتجات، فإننا نفترض أن سعر الوحدة سيبلغ ١١٤٥ يوانًا للمجموعة في عام ٢٠٢٢، وسيزداد عامًا بعد عام.

وفقًا لحساباتنا، بحلول عام ٢٠٢٥، ستبلغ قيمة السوق المحلية والعالمية لوحدات التحكم الكهربائية بمنصة ٨٠٠ فولت ١٫١٥٤ مليار يوان و٢٫٤٨٦ مليار يوان على التوالي. وسيبلغ معدل النمو السنوي المركب للسنوات ٢٢-٢٥ ما نسبته ١٧٢٫٠٢٪ و١٨٩٫٩٨٪ على التوالي.

إمداد السيارة بالطاقة: تطبيق جهاز SiC، ودعم تطوير 800 فولت

من حيث تحسين أداء المنتج: مقارنةً بأنابيب MOS السيليكونية التقليدية، تتميز أنابيب MOS المصنوعة من كربيد السيليكون بخصائص ممتازة، مثل مقاومة التوصيل المنخفضة، ومقاومة الجهد العالي، وخصائص التردد العالي الجيدة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وسعة الوصلات الصغيرة للغاية. مقارنةً بمنتجات إمداد الطاقة للمركبات (OBC) المجهزة بأجهزة قائمة على السيليكون، يُمكنها زيادة تردد التحويل، وتقليل الحجم، وتقليل الوزن، وتحسين كثافة الطاقة، وزيادة الكفاءة. على سبيل المثال، زاد تردد التحويل بمقدار 4-5 مرات؛ وقلّل الحجم بمقدار مرتين تقريبًا؛ وخفّض الوزن بمقدار مرتين؛ وزادت كثافة الطاقة من 2.1 إلى 3.3 كيلوواط/لتر؛ وحسّن الكفاءة بنسبة 3% فأكثر.

يمكن أن يُساعد استخدام أجهزة SiC في منتجات الطاقة للسيارات على مواكبة اتجاهات جديدة، مثل كثافة الطاقة العالية، وكفاءة التحويل العالية، والتصغير الخفيف، والتكيف بشكل أفضل مع احتياجات الشحن السريع وتطوير منصات 800 فولت. كما يُتيح استخدام أجهزة الطاقة SiC في تيار مستمر/تيار مستمر مقاومة عالية للجهد، وخسارة منخفضة، وخفة وزن.

فيما يتعلق بتحفيز نمو السوق: للتكيف مع نظام الشحن السريع التقليدي بجهد 400 فولت تيار مستمر، يجب تزويد المركبات المجهزة بمنصة جهد 800 فولت بمحول تيار مستمر/تيار مستمر إضافي لرفع الجهد من 400 فولت إلى 800 فولت للشحن السريع لبطاريات الطاقة، مما يزيد الطلب على أجهزة التيار المستمر/التيار المستمر. في الوقت نفسه، عززت منصة الجهد العالي أيضًا تحديث أجهزة الشحن المدمجة، مما أضاف إضافات جديدة إلى أجهزة الشحن ذات الجهد العالي.

حساب مساحة مصدر الطاقة للمركبات: أكثر من 3 مليارات يوان في المساحة في 25 عامًا، ومضاعفة معدل النمو السنوي المركب في 22-25 عامًا

بالنسبة للحساب المكاني لمنتج مصدر طاقة المركبة (محول DC/DC وشاحن المركبة OBC) في نموذج المركبة 800 فولت، نفترض أن:

يتم تجهيز مركبة الطاقة الجديدة بمجموعة من محولات DC/DC وشاحن OBC على متنها أو مجموعة من منتجات الطاقة المتكاملة على متنها؛

مساحة السوق لمنتجات طاقة المركبات = مبيعات مركبات الطاقة الجديدة × قيمة المركبة الفردية للمنتج المقابل؛

قيمة السيارة الواحدة: بناءً على حجم إيرادات/مبيعات المنتج المقابل في التقرير السنوي لشركة شينروي للتكنولوجيا لعام ٢٠٢١. من بينها، يبلغ سعر محول التيار المستمر/التيار المستمر ١٥٨٩.٦٨ يوانًا للسيارة؛ ويبلغ سعر وحدة التحكم الإلكترونية المدمجة ٢٠٢٩.٣٢ يوانًا للسيارة.

وفقًا لحساباتنا، في ظل منصة 800 فولت في عام 2025، ستبلغ مساحة السوق المحلية والعالمية لمحولات DC / DC 1.588 مليار يوان و 3.422 مليار يوان على التوالي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 170.94٪ و 188.83٪ من عام 2022 إلى عام 2025؛ تبلغ مساحة السوق المحلية والعالمية لشاحن OBC الموجود على متن الطائرة 2.027 مليار يوان و 4.369 مليار يوان على التوالي، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 170.94٪ و 188.83٪ من عام 2022 إلى عام 2025.

التتابع: زيادة سعر الحجم في ظل اتجاه الجهد العالي

يُعدّ مُرحّل التيار المستمر عالي الجهد المكون الأساسي لمركبات الطاقة الجديدة، حيث يتراوح استخدام المركبة الواحدة بين 5 و8 مُرحّلات. يُعدّ مُرحّل التيار المستمر عالي الجهد صمام أمان لمركبات الطاقة الجديدة، حيث يدخل في حالة اتصال أثناء تشغيل المركبة، ويمكنه فصل نظام تخزين الطاقة عن النظام الكهربائي في حالة تعطل المركبة. حاليًا، تحتاج مركبات الطاقة الجديدة إلى تجهيزها بـ 5 إلى 8 مُرحّلات تيار مستمر عالية الجهد (بما في ذلك مُرحّل رئيسي واحد أو مرحلان رئيسيان للتبديل الطارئ لدائرة الجهد العالي في حالة الحوادث أو خلل في الدائرة؛ وشاحن مسبق واحد لتوزيع حمل الصدمة على المُرحّل الرئيسي؛ وشاحن سريع واحد أو مرحلان لعزل الجهد العالي في حالة حدوث خلل مفاجئ في الدائرة؛ ومُرحّل شحن عادي واحد أو مرحلان؛ ومُرحّل آلي مساعد واحد لنظام الجهد العالي).

حساب مساحة التتابع: 3 مليارات يوان في الفضاء خلال 25 عامًا، مع معدل نمو سنوي مركب يتجاوز 2 مرة في 22-25 عامًا 

لحساب مساحة التتابع تحت نموذج السيارة 800 فولت، نفترض أن:

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

2. مع الأخذ في الاعتبار زيادة قيمة مرحلات التيار المستمر لكل مركبة بسبب الترويج لمنصات مرحلات الجهد العالي في المستقبل، فإننا نفترض سعر الوحدة 200 يوان لكل وحدة في عام 2022 ونزيده سنة بعد سنة؛

وفقًا لحساباتنا، فإن مساحة السوق لمرحلات التيار المستمر ذات الجهد العالي على منصة 800 فولت في عام 2025 تقترب من 3 مليارات يوان، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 202.6٪.

المكثفات الغشائية الرقيقة: الخيار الأول في مجال الطاقة الجديدة

أصبحت الأغشية الرقيقة البديل المفضل للتحليل الكهربائي في مجال الطاقة الجديدة. يُعدّ العاكس (Inverter) المكون الأساسي لنظام التحكم الإلكتروني في مركبات الطاقة الجديدة. إذا تجاوز تذبذب الجهد على قضيب التوصيل النطاق المسموح به، فسيؤدي ذلك إلى تلف IGBT. لذلك، من الضروري استخدام المكثفات لتنعيم وتصفية جهد خرج المقوم، وامتصاص تيار النبضات عالي السعة. في مجال العاكس، عادةً ما تكون المكثفات ذات مقاومة عالية للجهد الزائد، وأمان عالٍ، وعمر افتراضي طويل، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة. تُلبي مكثفات الأغشية الرقيقة المتطلبات المذكورة أعلاه بشكل أفضل، مما يجعلها الخيار الأمثل في مجال الطاقة الجديدة.

يتزايد استخدام المركبات الفردية تدريجيًا، وسيكون الطلب على مكثفات الأغشية الرقيقة أعلى بكثير من معدل نمو صناعة مركبات الطاقة الجديدة. وقد ازداد الطلب على منصات مركبات الطاقة الجديدة عالية الجهد، بينما تحتاج المركبات الكهربائية المتطورة المجهزة بشحن سريع عالي الجهد عادةً إلى 2-4 مكثفات أغشية رقيقة. وستواجه منتجات مكثفات الأغشية الرقيقة طلبًا أكبر من مركبات الطاقة الجديدة.

الطلب على مكثفات الأغشية الرقيقة: الشحن السريع عالي الجهد يجلب نموًا جديدًا، مع معدل نمو سنوي مركب يبلغ 189.2% لمدة 22-25 عامًا

بالنسبة للحساب المكاني لمكثفات الأغشية الرقيقة في نموذج السيارة 800 فولت، نفترض أن:

١. يختلف سعر مكثفات الأغشية الرقيقة باختلاف طرازات المركبات وقوة المحرك. كلما زادت القوة، ارتفعت القيمة، وبالتالي ارتفع السعر. بافتراض أن متوسط ​​السعر ٣٠٠ يوان؛

2. الطلب على المركبات التي تعمل بالطاقة الجديدة مع الشحن السريع عالي الضغط هو 2-4 وحدات لكل وحدة، ونحن نفترض أن متوسط ​​الطلب هو 3 وحدات لكل وحدة.

وفقًا لحساباتنا، فإن مساحة مكثف الفيلم التي يجلبها نموذج الشحن السريع 800 فولت في عام 2025 تبلغ 1.937 مليار يوان، بمعدل نمو سنوي مركب = 189.2٪

موصلات الجهد العالي: تحسين الاستخدام والأداء

تعتبر موصلات الجهد العالي بمثابة الأوعية الدموية في جسم الإنسان، وظيفتها هي نقل الطاقة بشكل مستمر من نظام البطارية إلى أنظمة مختلفة.

من حيث الجرعة، لا يزال نظام المركبات بأكمله يعتمد بشكل رئيسي على جهد 400 فولت. لتلبية 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 متوسط ​​سعر توصيلات الجهد العالي لمركبات الطاقة الجديدة العاملة بجهد 800 فولت تحسنًا ملحوظًا. نقدر أن قيمة السيارة الواحدة تبلغ حوالي 3000 يوان (تبلغ قيمة المركبات التقليدية التي تعمل بالوقود حوالي 1000 يوان).

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

1. تتمتع بأداء عالي الجهد والتيار؛

2. تنفيذ وظائف الحماية عالية المستوى في ظل ظروف العمل المختلفة؛

تتمتع بأداء جيد في الحماية الكهرومغناطيسية. لذلك، لتلبية متطلبات الأداء في ظل اتجاه 800 فولت، لا بد من تطوير موصلات الجهد العالي تقنيًا.

الصمامات: زيادة معدل انتشار الصمامات الجديدة

الصمامات هي صمامات مركبات الطاقة الجديدة. وهي جهاز كهربائي، عندما يتجاوز التيار في النظام القيمة المقدرة، تعمل الحرارة المتولدة على فصل المصهور، مما يؤدي إلى فصل الدائرة.

ازدادت نسبة انتشار الصمامات الجديدة. تُفعّل إشارة كهربائية فتيل الإثارة لتنشيط جهاز الإثارة، مما يسمح له بإطلاق الطاقة المخزنة. وباستخدام القوة الميكانيكية، يُولّد فتيل الإثارة انقطاعًا سريعًا ويُكمل إطفاء القوس الكهربائي لتيار عطل كبير، وبالتالي قطع التيار وتحقيق الحماية. بالمقارنة مع الصمامات التقليدية، يتميز مكثف الإثارة بصغر حجمه، وانخفاض استهلاكه للطاقة، وقدرته العالية على تحمل التيار، ومقاومته لصدمات التيار الكبيرة، وسرعة عمله، وتوقيت الحماية القابل للتحكم، مما يجعله أكثر ملاءمة لأنظمة الجهد العالي. في ظل اتجاه هندسة 800 فولت، سيزداد انتشار فتيل التحفيز في السوق بسرعة، ومن المتوقع أن يصل سعر السيارة الواحدة إلى 250 يوانًا.

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

بالنسبة للحساب المكاني للصمامات والموصلات ذات الجهد العالي في نموذج السيارة 800 فولت، نفترض أن:

1. تبلغ قيمة السيارة الواحدة من موصلات الجهد العالي حوالي 3000 يوان/سيارة؛

2. تبلغ قيمة المصهر للسيارة الواحدة حوالي 250 يوانًا / للسيارة؛

 وفقًا لحساباتنا، فإن مساحة السوق للموصلات والصمامات عالية الجهد التي يجلبها نموذج الشحن السريع 800 فولت في عام 2025 هي 6.458 مليار يوان و538 مليون يوان على التوالي، بمعدل نمو سنوي مركب = 189.2٪