Када је у питању 800В, тренутне аутомобилске компаније углавном промовишу платформу за брзо пуњење од 800В, а потрошачи подсвесно мисле да је 800В систем брзог пуњења.
У ствари, ово схватање је донекле погрешно схваћено.Да будемо прецизни, 800В високонапонско брзо пуњење само је једна од карактеристика система од 800В.
У овом чланку намеравам да систематски покажем читаоцима релативно комплетан систем од 800В из пет димензија, укључујући:
1. Шта је систем од 800В на новом енергетском возилу?
2. Зашто се тренутно уводи 800В?
3. Које интуитивне предности тренутно може донети систем од 800В?
4. Које су потешкоће у тренутној примени система 800В?
5. Какав је могући распоред пуњења у будућности?
01.Шта је систем од 800В на новом енергетском возилу?
Високонапонски систем обухвата све високонапонске компоненте на високонапонској платформи.Следећа слика приказује високонапонске компоненте типичненова енергија чисто електрично возилоопремљен са водом хлађеном платформом напона од 400Вбатерија.
Напонска платформа високонапонског система је изведена из излазног напона батерије за напајање возила.
Специфични опсег платформи напона различитих модела чистог електрицитета повезан је са бројем ћелија повезаних у серију у сваком пакету батерија и типом ћелија (тернарни, литијум гвожђе фосфат, итд.).
Међу њима, број тернарних батерија у серији са 100 ћелија је око 400В високог напона.
Напонска платформа од 400 В за коју често кажемо да је широк појам.Узмимо 400В платформу Јикриптон 001 као пример.Када се тернарни пакет батерија носи са 100% СОЦ на 0% СОЦ, његова ширина промене напона је близу100В (око 350В-450В).).
3Д цртеж високонапонске батерије
Под садашњом високонапонском платформом од 400В, сви делови и компоненте високонапонског система раде на напонском нивоу од 400В, а пројектовање, развој и верификација параметара се обављају према напонском нивоу од 400В.
Да би се постигао пун систем високонапонске платформе од 800В, пре свега, у смислу напона батерије, потребно је користити батерију од 800В, што одговара око 200тернарни литијумбатерије у серији.
Следе мотори, клима уређаји, пуњачи, ДЦДЦ подршка 800В и пратећи снопови, високонапонски конектори и остали делови на свим високонапонским колима су пројектовани, развијени и верификовани у складу са захтевима 800В.
У развоју архитектуре платформе од 800В, како би била компатибилна са 500В/750В гомилама брзог пуњења на тржишту, 800В чисто електрична возила ће бити опремљена са 400В до 800В боост ДЦДЦ модулимадуже време.
Његова функција је даправовремено одлучити да ли да активирате модул за појачавање за пуњење батерије од 800В у складу са стварним напонским могућностимагомила за пуњење .
Према комбинацији перформанси трошкова, постоје отприлике два типа:
Једна је архитектура пуне 800В платформе.
Сви делови возила у овој архитектури су пројектовани за 800В.
Пуна 800В високонапонска архитектура система
Друга категорија је исплативи део архитектуре платформе од 800В.
Задржите неке компоненте од 400В: Пошто је цена тренутних 800В прекидача за напајање неколико пута већа од 400В ИГБТ, како би се уравнотежили трошкови целокупног возила и ефикасност вожње, произвођачи оригиналне опреме су мотивисани да користе компоненте од 800В(као што су мотори)наЗадржите неке делове од 400В(нпр. електрични клима уређај, ДЦДЦ).
Мултиплексирање уређаја за напајање мотора: Пошто нема потребе за вожњом током процеса пуњења, ОЕМ-ови који су осетљиви на трошкове ће поново користити уређаје за напајање у контролеру мотора задње осовине за 400В-800 појачани ДЦДЦ.
Архитектура платформе система напајања 800В
02.Зашто возила нове енергије тренутно уводе системе од 800 В?
У свакодневној вожњи садашњих чисто електричних возила, око 80% електричне енергије се троши у погонском мотору.
Инвертер, или контролер мотора, контролише електрични мотор и једна је од најважнијих компоненти у аутомобилу.
Електрични погонски систем три у једном
У Си ИГБТ ери, побољшање ефикасности високонапонске платформе од 800 В је мало, а снага апликације је недовољна.
Губитак ефикасности система погонског мотора углавном се састоји од губитка тела мотора и губитка претварача:
Први део губитка – губитак тела мотора:
- Губитак бакра – губитак топлоте нанамотај статора мотора(бакарна жица) ;
- Губитак гвожђа У системима где мотор користи магнетну силу, губитак топлоте(џул топлота)изазване вртложним струјама које настају у гвожђу(или алуминијум)део мотора услед промене магнетне силе ;
- Залутали губици се приписују губицима узрокованим неправилним током наелектрисања;
- губитак ветра.
Одређени тип мотора са равним жицама од 400В, као што следи, има максималну ефикасност од 97%, а за тело мотора 400В Ектреме Криптон 001 Веи Руи се каже да има максималну ефикасност од 98%.
У фази од 400В, која је достигла највећу ефикасност од 97-98%, једноставно коришћење платформе од 800В има ограничен простор за смањење губитка самог мотора.
Део 2 Губици: Губици претварача мотора:
- губитак проводљивости;
- комутациони губици.
Следеће јеХонда400В платформа ИГБТ мотор инвертора Мапа ефикасности[1].Више од 95% одобласти високе ефикасности су близу 50%.
Из поређења тренутног статуса губитка два дела:
У грубом поређењу између губитка моторног тела (>2%)и губитак претварача мотора(>4%), губитак претварача је релативно велики.
Стога је домет вожње аутомобила више повезан са ефикасношћу главног претварача погонског мотора.
Пре зрелости енергетског полупроводничког СиЦ МОСФЕТ-а треће генерације, енергетске компоненте нових енергетских возила, као што је погонски мотор, користе Си ИГБТ као прекидачки уређај инвертора, а ниво напона подршке је углавном око 650В.Електричне мреже, електричне локомотиве и друге непотрошачке прилике.
Са становишта изводљивости, ново енергетско путничко возило може теоретски да користи ИГБТ са отпорним напоном од 1200В као прекидач за напајање 800В моторног контролера, а систем од 800В ће бити развијен у ИГБТ ери.
Из перспективе трошкова, платформа од 800В има ограничено побољшање ефикасности тела мотора.Континуирана употреба 1200В ИГБТ не побољшава ефикасност претварача мотора, који представља већину губитака.Уместо тога, то доноси низ трошкова развоја.Већина аутомобилских компанија нема примену напајања у ИГБТ ери.800В платформа.
У ери СиЦ МОСФЕТ-а, перформансе система од 800В су почеле да се побољшавају због рођења кључних компоненти.
Након појаве полупроводничких уређаја треће генерације од силицијум карбида, он је добио велику пажњу због својих одличних карактеристика [2].Комбинује предности високофреквентних Си МОСФЕТ-ова и високонапонских Си ИГБТ-ова:
- Висока радна фреквенција – до нивоа МХз, већа слобода модулације
- Добра отпорност на напон – до 3000 кВ, широки сценарији примене
- Добра температурна отпорност - може стабилно да ради на високој температури од 200 ℃
- Мала интегрисана величина – виша радна температура смањује величину и тежину хладњака
- Висока оперативна ефикасност – усвајање СиЦ енергетских уређаја повећава ефикасност енергетских компоненти као што су моторни инвертори због смањених губитака.УзмиОштроуманГение као пример испод.Под истим напоном платформе и у основи истог отпора на путу(скоро да нема разлике у тежини/облици/ширини гуме),сви су Вируи мотори.У поређењу са ИГБТ инверторима, укупна ефикасност СиЦ инвертера је побољшана за око 3%.Напомена: Стварно побољшање ефикасности претварача је такође повезано са могућностима дизајна хардвера и развојем софтвера сваке компаније.
Рани СиЦ производи били су ограничени процесом раста СиЦ плочице и могућностима обраде чипова, а капацитет струје једног чипа СиЦ МОСФЕТ-а био је много нижи од СиЦ ИГБТ-а.
У 2016. години, истраживачки тим у Јапану објавио је успешан развој претварача велике густине снаге користећи СиЦ уређаје, а касније је објавио резултате у (Електричко и електронско инжењерство Трансакције Института електротехничких инжењера Јапана)ИЕЕЈ[3].Инвертер је у то време имао максималну снагу од 35 кВ.
У 2021. години, са напретком технологије из године у годину, тренутна носивост масовно произведених СиЦ МОСФЕТ-ова са отпорним напоном од 1200В је побољшана, а виђени су и производи који се могу прилагодити снази већој од 200кВ.
У овој фази, ова технологија је почела да се примењује у правим возилима.
С једне стране, перформансе енергетских електронских уређаја за напајање имају тенденцију да буду идеалне.СиЦ енергетски уређаји имају већу ефикасност од ИГБТ-а и могу да одговарају способностима отпорног напона(1200В) одплатформа од 800 В, и развили су се до снаге веће од 200 кВ последњих година;
С друге стране, могу се видети добици на високонапонској платформи од 800 В.Удвостручење напона повећава горњу границу снаге пуњења целог возила, губитак бакра у систему је мањи, а густина снаге претварача мотора је већа.(карактеристично је да су обртни момент и снага мотора исте величине већи);
Треће је повећање инволуције на новом енергетском тржишту.Тежња за великим дометом крстарења и бржим пуњењем енергије на страни потрошача, компанија је жељна да направи разлику у разлици у погонском систему на новом енергетском тржишту;
Наведени фактори су коначно довели до широког истраживања и примене нових енергетских 800В високонапонских платформи у последње две године.Тренутно наведени модели платформе од 800 В укључују Ксиаопенг Г9,ПорсцхеТаицани тако даље.
Поред тога, САИЦ, Криптон,Лотус, идеално,Тиањи Аутомобилеи друге аутомобилске компаније такође имају повезане моделе од 800В спремне за увођење на тржиште.
03.Које интуитивне предности тренутно може да донесе систем од 800В?
Систем од 800В теоретски може навести многе предности.Мислим да су најинтуитивније предности за тренутне потрошаче углавном следеће две.
Прво, век трајања батерије је дужи и солиднији, што је најинтуитивнија корист.
На нивоу потрошње енергије од 100 километара под ЦЛТЦ условима рада, предности које доноси систем од 800 В(слика испод приказује поређење између Ксиаопенг Г9 иБМВиКс3, Г9 је тежи, тело је шире игумесу шири, а све то су неповољни фактори за потрошњу енергије), конзервативне процене Постоји повећање од 5%.
При великим брзинама се каже да је побољшање потрошње енергије система од 800 В израженије.
Током лансирања Ксиаопенг Г9, произвођачи су намерно водили медије да спроведу тестове трајања батерије велике брзине.Многи медији су известили да је 800В Ксиаопенг Г9 постигао високу брзину трајања батерије (велики век трајања батерије/ЦЛТЦ век трајања батерије*100%).
Стварни ефекат уштеде енергије захтева даљу потврду са тржишта за праћење.
Други је да се у потпуности искористи могућности постојећих гомила за пуњење.
Модели са платформом од 400В, када се суочавају са гомилама за пуњење од 120кВ, 180кВ, брзина пуњења је скоро иста.(Подаци о тесту долазе од Чедија)ДЦ модул за појачавање који користи модел платформе од 800 В може директно напунити постојећу нисконапонску гомилу за пуњење(200кВ/750В/250А)која није ограничена снагом мреже на пуну снагу од 750В/250А.
Напомена: Стварни пуни напон Кспенг Г9 је испод 800В због инжењерских разлога.
Узимајући пример на гомилу као пример, снага пуњења Ксиаопенг Г9 (800В платформа)са истом батеријом од 100 степеније скоро 2 путаонај ЈК 001(400В платформа).
04.Које су потешкоће у тренутној примени система 800В?
Највећа потешкоћа примене 800В и даље је неодвојива од цене.
Овај трошак је подељен на два дела: трошак компоненти и трошак развоја.
Почнимо са трошковима делова.
Уређаји за напајање високог напона су скупи и користе се у великим количинама.Дизајн укупног 1200-напонског високонапонског уређаја за напајање са пуном архитектуром од 800В користи више од30, а најмање 12СиЦ за моделе са два мотора.
Од септембра 2021. малопродајна цена 100-А дискретних СиЦ МОСФЕТ-ова (650 В и 1.200 В) је скоро 3 путацена еквивалентног Си ИГБТ.[4]
Од 11. октобра 2022. сазнао сам да је разлика у малопродајној цени између два Инфинеон ИГБТ и СиЦ МОСФЕТ-а са сличним спецификацијама перформанси око 2,5 пута.(Извор података Инфинеон званични веб-сајт 11. октобар 2022.)
На основу горња два извора података, може се у основи сматрати да је тренутни тржишни СиЦ око 3 пута већа од разлике у цени од ИГБТ.
Други је трошак развоја.
Пошто већину делова који се односе на 800В треба редизајнирати и верификовати, запремина теста је већа него код малих итеративних производа.
Нека од опреме за тестирање у ери од 400 В неће бити прикладна за производе од 800 В и потребно је купити нову опрему за тестирање.
Прва серија ОЕМ-а који користе нове производе од 800 В обично морају да деле више трошкова експерименталног развоја са добављачима компоненти.
У овој фази, произвођачи оригиналне опреме ће изабрати производе од 800В од етаблираних добављача ради опрезности, а трошкови развоја успостављених добављача ће бити релативно већи.
Према процени аутомобилског инжењера ОЕМ-а 2021. године, цена чисто електричног возила од 400кВ са пуном архитектуром од 800В и системом са два мотора од 400кВ повећаће се са 400В на 800В, а трошак ће се повећати за око10.000-20.000 јуана.
Треће су ниске цене 800В система.
Узимајући чисто електричног купца који користи гомилу кућног пуњења као пример, уз претпоставку да је трошак пуњења од 0,5 јуана/кВх и потрошња енергије од 20кВх/100км (типична потрошња енергије за крстарење великом брзином средњих и великих ЕВ модела), тренутни растући трошак система од 800В може да користи купац за 10-200.000 километара.
Трошкови енергије уштеђени побољшањем ефикасности у животном циклусу возила (на основу побољшања ефикасности високонапонске платформе и СиЦ-а, аутор грубо процењује повећање ефикасности од 3-5%)не може да покрије повећање цена возила.
Такође постоји ограничење тржишта за моделе од 800В.
Предности платформе од 800В у смислу економичности нису очигледне, тако да је погодна за моделе Б+/Ц класе високих перформанси који имају врхунску потрагу за перформансама возила и релативно су неосетљиви на цену једног возила.
Овај тип возила има релативно мали удео на тржишту.
Према рашчлањењу података Путничке федерације, од јануара до августа 2022. године, према анализи ценовних класа нових енергетских возила у Кини, обим продаје од 200.000-300.000 износио је 22%, износила је продаја од 300.000 до 400.00016%, а продаја више од 400.000 износила је4 %.
Узимајући за границу цену од 300.000 возила, у периоду када цена компоненти од 800В није значајно смањена, модели од 800В могу да заузимају око 20% тржишног удела..
Четврто, ланац снабдевања делова од 800 В је незрео.
Примена система 800В захтева поновни развој оригиналних делова кола високог напона.Батерије са високонапонским платформама, електрични погони, пуњачи, системи за управљање топлотом и делови, већина Тире1 и Тире2 су још увек у фази развоја и немају искуства у апликацијама за масовну производњу.Мало је добављача за ОЕМ произвођаче, а релативно зрели производи су склони појављивању услед неочекиваних фактора.питања продуктивности.
Пето, 800В афтермаркет је недовољно потврђен.
800В систем користи многе новоразвијене производе (моторни инвертер, тело мотора, батерија, пуњач + ДЦДЦ, високонапонски конектор, високонапонски клима уређај, итд.), а потребно је проверити клиренс, пузни пут, изолацију, ЕМЦ, расипање топлоте итд.
Тренутно је циклус развоја и верификације производа на домаћем новом тржишту енергије кратак (обично је циклус развоја нових пројеката у старим заједничким предузећима 5-6 година, а тренутни развојни циклус на домаћем тржишту је краћи од 3 године ).У исто време, стварно време инспекције тржишта возила за производе од 800В је недовољно, а вероватноћа накнадне продаје је релативно висока..
Шесто, вредност практичне примене брзог пуњења система од 800 В није висока.
Када аутомобилске компаније промовишу 250кВ,480кВ (800В)супер брзо пуњење велике снаге, обично објављују број градова у којима су постављене гомиле за пуњење, са намером да наведу потрошаче да мисле да могу да уживају у овом искуству у било ком тренутку након куповине аутомобила, али стварност није тако добра.
Постоје три главна ограничења:
Брошура за брзо пуњење Ксиаопенг Г9 800В високог напона
(1) Додаће се гомиле за пуњење од 800 В.
Тренутно, чешћи стубови за пуњење једносмерном струјом на тржишту подржавају максимални напон од 500В/750В и ограничену струју од 250А, што не може дати пуну функцијумогућност брзог пуњења система од 800 В(300-400кВ) .
(2) Постоје ограничења за максималну снагу 800В напуњених шипова.
Узимање компресора Ксиаопенг С4 (течно хлађење под високим притиском)на пример, максимални капацитет пуњења је 480кВ/670А.Због ограничења капацитета електричне мреже, демонстрациона станица подржава само пуњење једног возила, које може имати највећу снагу пуњења од модела од 800 В.Током вршних сати, истовремено пуњење више возила ће узроковати преусмеравање струје.
Према примеру стручњака за снабдевање електричном енергијом: школе са више од 3.000 ученика у источном приморском подручју конкуришу за капацитет од 600кВА, који може да подржи 480кВ 800В напуњени шип на основу процене ефикасности од 80%.
(3) Инвестициони трошак 800В напуњених шипова је висок.
Ово укључује трансформаторе, гомиле, складиште енергије итд. Процењује се да је стварни трошак већи од трошка замене станице, а могућност примене великих размера је мала.
Суперцхаргинг од 800 В је само шлаг на торту, па какав распоред уређаја за пуњење може побољшати искуство пуњења?
Поље за пуњење велике брзине за празнике 2022
05.Замишљање распореда објеката за пуњење у будућности
Тренутно, у целокупној домаћој инфраструктури за пуњење, однос возила и гомиле (укључујући јавне гомиле + приватне гомиле)је и даље на нивоу од око 3:1(на основу података из 2021.).
Са повећањем продаје нових енергетских возила и ублажавањем забринутости потрошача о наплати, неопходно је повећати однос возила према гомили.Различите спецификације гомила брзог пуњења и гомила са спором пуњењем могу се разумно распоредити у сценарије одредишта и сценарије брзог пуњења, како би се побољшало искуство пуњења.Да се побољша, и заиста може уравнотежити оптерећење мреже.
Прво је одредишно пуњење, пуњење без додатног времена чекања:
(1) Стамбени паркинг простор: Изграђен је велики број заједничких и уредних шипова за споро пуњење у оквиру 7кВ, а нафтним возилима се даје предност паркирању ненових енергетских паркинг места, који могу задовољити потребе становника, а цена полагања је релативно ниска, а методом уредне контроле такође се може избећи прекорачење регионалне електроенергетске мреже.капацитет.
(2) Тржни центри/сценска места/индустријски паркови/пословне зграде/хотели и друга паркиралишта: допуњено је брзо пуњење од 20кВ, а изграђен је велики број спорог пуњења од 7кВ.Развојна страна: ниска цена спорог пуњења и без трошкова проширења;страна потрошача: избегавајте заузимање простора/померање аутомобила након што је брзо пуњење потпуно напуњено у кратком временском периоду.
Други је брзо допуњавање енергије, како да уштедите време укупне потрошње енергије:
(1) Сервисна област аутопута: одржавајте тренутни број брзог пуњења, стриктно ограничите горњу границу пуњења (као што је 90% -85% врха) и осигурајте брзину пуњења возила на дугим раздаљинама.
(2) Бензинске пумпе близу улаза на аутопут у већим градовима/насељима: конфигуришите брзо пуњење велике снаге и стриктно ограничите горњу границу пуњења (као што је 90% -85% на врхунцу), као допуна области за пружање услуга велике брзине, у близини потражње нових корисника енергије за вожњу на велике удаљености, док зраче потражњу за градским/градским пуњењем.Напомена: Обично је земаљска бензинска станица опремљена електричним капацитетом од 250кВА, који може отприлике да подржи две гомиле брзог пуњења од 100кВ у исто време.
(3) Урбана бензинска пумпа/паркинг на отвореном: конфигуришите брзо пуњење велике снаге да бисте ограничили горњу границу пуњења.У овом тренутку, ПетроЦхина поставља објекте за брзо пуњење/размену у новом енергетском пољу, а очекује се да ће све више и више бензинских станица бити опремљено брзим пуњењем у будућности.
Напомена: Географска локација саме бензинске пумпе/паркинга на отвореном је близу пута, а карактеристике зграде су очигледније, што је погодно за наплату купаца да брзо пронађу гомилу и брзо напусте локацију.
06.Напишите на крају
Тренутно се систем од 800В и даље суочава са многим потешкоћама у погледу трошкова, технологије и инфраструктуре.Ове потешкоће су једини пут за иновације и развој технологије нових енергетских возила и индустријске итерације.фаза.
Кинеске аутомобилске компаније, са својим брзим и ефикасним инжењерским апликативним могућностима, могу бити у стању да реализују велики број брзих примена система од 800В и преузму вођство у вођењу тренда технологије у области нових енергетских возила.
Кинески потрошачи ће такође бити први који ће уживати у висококвалитетном искуству возила које доноси технолошки напредак.Више није као у ери возила на гориво, када домаћи потрошачи купују старе моделе мултинационалних аутомобилских компанија, стару технологију или технолошко кастриране производе.
Референце:
[1] Истраживање Хонда технологије: Развој мотора и ПЦУ за СПОРТ ХИБРИДНИ и-ММД систем
[2] Хан Фен, Зханг Ианкиао, Схи Хао.Примена СиЦ МОСФЕТ-а у кола за појачавање [Ј].Индустријска инструментација и уређаји за аутоматизацију, 2021(000-006).
[3] Који Иамагуцхи, Кенсхиро Катсура, Татсуро Иамада, Иукихико Сато .Инвертер на бази СиЦ велике густине снаге са густином снаге од 70 кВ/литар или 50 кВ/кг [Ј].ИЕЕЈ Јоурнал оф Индустри Апплицатионс
[4] ПГЦ Цонсултанци Чланак: Преглед СиЦ-а, Део 1: Преглед трошковне конкурентности СиЦ-а и мапа пута за смањење трошкова
Време поста: 21.10.2022