市場調研數據顯示,超過80%的用戶對電動汽車的充電速度和續航里程表示不滿,雖然新能源汽車市場在近幾年飛速變化,但距離滿足消費者心理預期的更高使用需求,尚有較大提升空間。預測數據顯示,到2025年,800V SiC的市場占比將達到15%左右;不過在電動汽車全球發展提速的大趨勢下,這一預測節點也許會提前到來。
新的800V超充技術可以很好地解決電動汽車的里程焦慮和充電速度慢的問題,此外,電驅動系統效率提升、降低工作損耗、減小體積也都是800V超充技術的優勢。因此,該技術成為去年多家新能源汽車企業加速布局的發力點,而2022年也被認為是新能源汽車行業的“800V元年”。未來,以第三代半導體SiC、GaN為核心的800V強電系統,將在汽車電驅系統、電控系統、車載充電器OBC、DC-DC以及非車載充電樁等領域將迎來規?;l展。
800V新架構下的電驅技術核心是啟用SiC、GaN第三代半導體器件,技術的更迭為新能源汽車帶來技術優勢的同時,也帶來了諸多挑戰,這包括汽車半導體和整個供應鏈。800V超充技術落地實施是一個系統工程,從半導體器件、電池模組到電動汽車、充電樁、充電網絡的整套系統都需要同步推進,這是需要全產業鏈的共同努力。
(資料圖)
從測試的角度來看800V電驅帶來的技術挑戰,涵蓋了多個方面,如工程師對第三代半導體器件性能不熟悉,缺少基于第三代器件的設計經驗,EMI測試難度的增加,而原有的測試儀器和方法不能滿足全新的要求。
在800V電驅設計過程中,工程師在工作流程的每個階段都面對不同的測試難題。核心器件評估選型階段,要面對靜態特性與動態特性、雙脈沖測試、高帶寬電壓電流采集、通道傳輸延遲補償、功率回路寄生雜感控制、ATE測試系統、可靠性失效機理、Vth漂移以及Rdson漂移等問題。而在電驅產品開發階段,又要解決高頻高壓共模干擾、串擾、SOA、開關損耗、磁損耗、環路響應等方面的難題。進入臺架測試階段,則將可能會遇到三相相位矢量圖、電流諧波、效率測試、趨勢動態分析、DQ0、測試設備的遠程控制等等困擾。
新能源汽車800V電機驅動技術分析,資料來自:驅動視界、網絡、百度百科、搜狐
1.電驅系統發展趨勢
2.800V電驅系統分析
3.面臨的問題
1.電驅系統發展趨勢
《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》
美國能源部旗下有一個叫做U.S. DRIVE的組織,專門負責汽車技術的規劃,它的全稱是U.S. Driving Research and Innovation for Vehicle Efficiency and Energy Sustainability, 這個組織既有政府背景也有企業支持,成員包括福特、通用UQM等生產企業,以及Electric Power Research Institute,橡樹嶺國家實驗室(OAK RIDGE National Laboratory)等研究機構。該組織在2017年的時候發布了一個電動汽車發展2025年路線圖規劃。
在該規劃中,他們給電機和電控的發展定了一個目標,那就是到2025年時,電機控制器的效率不能低于98%;功率密度要達到100kW/L;成本要降到2.7美元/kW。電機的效率不能低于97%;功率密度要達到50kW/L或5.7kW/kg;成本要低于3.3美元/kW。
單看這些數字,可能感覺不到這些數字對電機控制器和電機廠商的要求有多高,要是跟U.S. DRIVE在2013年定的目標比較一下的話,你的感觸可能會更深一點(見表1)。而且這個目標目前只有少數幾家企業能夠達到。
800V系統優勢:
第一,充電功率能做到更高,消除充電時間焦慮。
業界一般認為500A是車規級線束接插件的極限,更高電流的話電氣系統設計復雜度將大幅增加,這意味著400V系統下200kW左右的充電功率會成為很多車輛設計的極限;而800V高壓系統可以將極限突破到400kW,這種情況下如果按照長續航車輛電池100kWh@20%-80%充電,僅需9分鐘,基本等于傳統燃油車加油的時間,完全消除充電時間焦慮。
第二,快充系統成本低。
市面上也出現基于400V系統的快充,但800V高壓系統可以在高功率充電應用下做到更低的系統成本。表1顯示了400V系統和800V高壓系統車輛總成成本的定性比較,更進一步體現為: 短期內800V充電250kW以上充電功率段,長期看800V充電150kW以上充電功率段,800V高壓系統有明顯的系統成本優勢。
第三,快充充電損耗低。
相比400V系統,800V高壓系統充電電流小,電池損耗,線束損耗以及充電樁損耗都可以降低,實現充電節能。
第四,車輛行駛環節能耗低,同等電池容量情況下實現更長的續航里程或者同等續航里程情況下可以實現電池容量削減以及總成成本降低。
相比400V系統,一者800V高壓系統電池、電驅以及其他高壓部件電流小,相關部件損耗和線束損耗都可以降低;二者伴隨著第三代半導體碳化硅技術的引入,各高壓部件尤其是電驅部件的能耗可以大幅降低,實現車輛節能行駛。
第五,碳化硅MOSFET可以大幅提升逆變器效率以及電驅效率,降低整車能耗。
功率密度將會成為未來電機控制器和電機設計中一個非常重要的指標。為什么功率密度會受到如此重視?因為高功率密度的電機可以讓電機本體的體積更小,重量更輕,效率更高。高功率密度的電機一般在汽車、航空、航天、航海和工業應用中應用更多。
本文總共43頁,如需完整版,憑朋友圈轉發截圖即可向小編索取,如需直接下載,可進入汽車智能制造百人會知識星球標簽:
大道至簡,資深的軟件工程師只用幾行代碼就解決困擾了我一天的問題|環球今頭條
2023-04-25最新:重慶巴南:聚合資源做強特色農業
2023-04-25光電子信息、新能源與智能網聯汽車生命健康、高端裝備及北斗 五大優勢產業“點亮”湖北制造
2023-04-25環球視點!楊軍:讓學習成為遠航的動力
2023-04-25意甲-羅馬1-3亞特蘭大跌至第5 穆帥百場里程碑告負
2023-04-25《幽靈線東京》前任制作人帶新團隊去臺灣搞團建 新動態
2023-04-25如何報名參加讀體校怎么招生初中畢業想
2023-04-25如何查詢 以前高考成績單怎樣人_每日快訊
2023-04-25