고전압은 여러 산업 체인을 구동합니다.

800V 고전압 플랫폼은 와이어 하니스 직경이 더 작아서 비용과 무게가 줄어듭니다. 800V 배터리 팩과 트랙션 인버터, 고속 충전 포트, 기타 고전압 시스템 사이에 전력을 전달하는 DC 케이블의 단면적을 줄여 비용과 무게를 줄일 수 있습니다. 예를 들어 Tesla Model 3는 배터리 팩과 고속 충전 포트 사이에 3/0 AWG 구리선을 사용합니다. 800V 시스템의 경우 케이블 면적을 1AWG 케이블로 절반으로 줄이면 케이블 미터당 구리가 0.76kg 적어지므로 비용이 수십 달러 절약됩니다. 요약하면, 400V 시스템은 BMS 비용이 낮고 연면 거리가 짧으며 버스와 PCB 주변의 전기 간극 요구 사항이 낮기 때문에 에너지 밀도와 신뢰성이 약간 높습니다. 반면 800V 시스템은 전원 케이블이 더 작고 빠른 충전 속도가 더 빠릅니다. 또한 800V 배터리 팩으로 전환하면 파워트레인, 특히 트랙션 인버터의 효율성도 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효율성 증가는 배터리 팩의 크기를 더 작게 만들 수 있습니다. 이 영역과 케이블 측면에서 비용 절감은 800V 배터리를 보완할 수 있습니다. 패키지 추가 BMS 비용. 미래에는 부품의 대규모 생산과 비용과 이익의 성숙한 균형으로 인해 점점 더 많은 전기 자동차가 800V 버스 아키텍처를 채택하게 될 것입니다.

2.2.2 전원 배터리: 초고속 충전이 트렌드가 될 것

파워배터리 PACK은 신에너지 자동차의 핵심 에너지원으로 차량의 구동력을 제공합니다. 이는 주로 전원 배터리 모듈, 구조 시스템, 전기 시스템, 열 관리 시스템 및 BMS의 다섯 부분으로 구성됩니다.

1) 파워 배터리 모듈은 에너지를 저장하고 방출하는 배터리 팩의 "심장"과 같습니다.

2) 메커니즘 시스템은 배터리 팩의 "골격"으로 간주할 수 있습니다. 이는 주로 배터리 팩의 상부 커버, 트레이 및 지지대, 기계적 충격 저항, 방수 및 방진 역할을 하는 다양한 브래킷으로 구성됩니다.

3) 전기 시스템은 주로 고전압 배선 하니스, 저전압 배선 하니스 및 릴레이로 구성되며, 그 중 고전압 배선 하니스는 다양한 구성 요소에 전력을 전달하고 저압 배선 하니스는 감지 신호 및 제어 신호를 전달합니다. ;

4) 열 관리 시스템은 공냉식, 수냉식, 액체 냉각식 및 상변화 물질의 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 배터리는 충방전 과정에서 많은 열이 발생하며, 열 관리 시스템을 통해 그 열을 발산시켜 배터리를 적정 작동 온도 내에서 유지할 수 있습니다. 배터리 안전성 및 수명 연장;

5) BMS는 크게 CMU와 BMU의 두 부분으로 구성됩니다. CMU(Cell Monitor Unit)는 배터리의 전압, 전류, 온도 등의 매개변수를 측정하여 BMU 평가 데이터가 충족되면 해당 데이터를 BMU(Battery Management Unit, 배터리 관리 장치)로 전송하는 단일 모니터링 장치입니다. 비정상적인 경우 배터리 부족 요청을 보내거나 배터리 보호를 위해 충전 및 방전 경로를 차단합니다. 자동차 컨트롤러.

Qianzhan 산업 연구소의 데이터에 따르면 비용 분할 관점에서 신에너지 차량의 전력 비용의 50%는 배터리 셀, 전력 전자 장치 및 PACK이 각각 약 20%를 차지하고 BMS 및 열 관리 시스템에 있습니다. 10%를 차지합니다. 2020년 글로벌 파워배터리 PACK 설치용량은 136.3GWh로 2019년 대비 18.3% 증가했다. 글로벌 파워배터리 PACK 산업 시장규모는 2011년 약 39억8000만달러에서 2017년 386억달러로 빠르게 성장했다. PACK의 시장 규모는 1,863억 달러에 달할 것이며, 2011년부터 2023년까지 CAGR은 약 37.8%로 거대한 시장 공간을 나타낼 것입니다. 2019년 중국 전력 배터리 PACK 시장 규모는 522억4800만 위안으로, 설치 용량은 2012년 78,500세트에서 2019년 1,241,900세트로 연평균 성장률(CAGR) 73.7%로 증가했습니다. 2020년 중국의 전력 배터리 총 설치 용량은 64GWh로 전년 대비 2.9% 증가할 것으로 예상된다. 전원 배터리의 고속 충전에 대한 기술적 장벽은 높고 제약 조건도 복잡합니다. 리튬이온 배터리 급속 충전: 리뷰에 따르면, 리튬이온 배터리의 급속 충전에 영향을 미치는 요인은 원자, 나노미터, 셀, 배터리 팩, 시스템 등 다양한 수준에서 나오며, 각 수준에는 많은 잠재적인 제약이 내포되어 있습니다. Gaogong 리튬 배터리에 따르면 고속 리튬 삽입과 음극의 열 관리가 고속 충전 기능의 두 가지 핵심입니다. 1) 음극의 고속 리튬 삽입 능력은 리튬 석출 및 리튬 수지상 결정을 방지하여 배터리 용량의 돌이킬 수 없는 감소를 방지하고 서비스 수명을 단축할 수 있습니다. 2) 배터리는 빨리 가열되면 많은 열이 발생하며 합선 및 화재가 발생하기 쉽습니다. 동시에 전해질은 높은 전도성이 필요하고 양극 및 음극과 반응하지 않으며 고온, 난연성 및 과충전을 방지할 수 있습니다.
고압의 명백한 장점

전기 구동 및 전자 제어 시스템: 신에너지 차량은 탄화규소의 황금 10년을 촉진합니다. 신에너지 차량 시스템 아키텍처의 SiC 애플리케이션과 관련된 시스템에는 주로 모터 드라이브, 온보드 충전기(OBC)/오프보드 충전 파일 및 전력 변환 시스템(온보드 DC/DC)이 포함됩니다. SiC 장치는 신에너지 차량 애플리케이션에서 더 큰 이점을 갖습니다. IGBT는 바이폴라 소자로 턴오프시 테일 전류가 발생하므로 턴오프 손실이 크다. MOSFET은 유니폴라 장치로 테일 전류가 없으며 SiC MOSFET의 온 저항 및 스위칭 손실이 크게 감소하고 전체 전력 장치가 고온, 고효율 및 고주파 특성을 가지므로 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있습니다.

모터 드라이브: 모터 드라이브에 SiC 장치를 사용하면 컨트롤러 효율성을 향상하고 전력 밀도와 스위칭 주파수를 높이며 스위칭 손실을 줄이고 회로 냉각 시스템을 단순화하여 비용과 크기를 줄이고 전력 밀도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있습니다. Toyota의 SiC 컨트롤러는 전기 구동 컨트롤러의 크기를 80% 줄입니다.

전력 변환: 온보드 DC/DC 컨버터의 역할은 전원 배터리에서 출력되는 고전압 직류를 저전압 직류로 변환하여 전력 추진, HVAC, 창문과 같은 다양한 시스템에 서로 다른 전압을 제공하는 것입니다. 리프트, 내부 및 외부 조명, 인포테인먼트 및 일부 센서. SiC 장치를 사용하면 전력 변환 손실이 줄어들고 방열 부품의 소형화가 가능해 변압기 크기가 작아집니다. 충전 모듈: 온보드 충전기 및 충전 파일은 고주파수, 고온 및 고전압을 활용할 수 있는 SiC 장치를 사용합니다. SiC MOSFET을 사용하면 온보드/오프보드 충전기의 전력 밀도를 크게 높이고 스위칭 손실을 줄이며 열 관리를 개선할 수 있습니다. Wolfspeed에 따르면 자동차 배터리 충전기에 SiC MOSFET을 사용하면 시스템 수준에서 BOM 비용이 15% 절감됩니다. 400V 시스템과 동일한 충전 속도에서 SiC는 실리콘 소재의 충전 용량을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

Tesla는 업계 동향을 선도하며 최초로 SiC를 인버터에 적용했습니다. Tesla Model 3의 전기 구동 메인 인버터는 650V SiC MOSFET을 포함한 STMicroelectronics의 all-SiC 전력 모듈을 사용하며 기판은 Cree에서 제공합니다. 현재 Tesla는 인버터에 SiC 소재만 사용하고 있으며, 향후 온보드 충전기(OBC), 충전 파일 등에 SiC를 사용할 수 있습니다.