Dans l'architecture traditionnelle de 400 V, aimant permanentmoteurssont sujets à l'échauffement et à la démagnétisation sous des conditions de courant et de vitesse élevés, ce qui rend difficile l'amélioration de la puissance globale du moteur. L'architecture 800 V offre ainsi la possibilité d'accroître la puissance du moteur à intensité de courant égale. Avec l'architecture 800 V,moteurElle doit répondre à deux exigences majeures : la prévention de la corrosion des roulements et l’amélioration des performances d’isolation.
Tendances technologiques :
Procédé d'enroulement d'un moteur : fil plat. Un moteur à fil plat est un moteur à fil plat.moteurCe moteur utilise un stator à enroulement plat cuivré (plus précisément, un moteur synchrone à aimant permanent). Comparé à un moteur à fil circulaire, le moteur à fil plat présente des avantages tels que des dimensions réduites, un taux de remplissage des encoches élevé, une forte densité de puissance, de bonnes performances NVH (bruit, vibrations et dureté) et une meilleure conductivité thermique et dissipation de la chaleur. Il répond mieux aux exigences de performance en matière de légèreté, de forte densité de puissance et autres, notamment sur les plateformes haute tension. De plus, il permet d'atténuer les problèmes de corrosion des paliers causés par la rupture du film d'huile et la formation de courants d'arbre lorsque la tension d'arbre est élevée.
1. Tendance en matière de refroidissement des moteurs : le refroidissement par huile. Le refroidissement par huile résout les inconvénients du refroidissement par eau en réduisant le volume du moteur et en augmentant sa puissance. L’huile présente l’avantage d’être non conductrice et amagnétique, offrant ainsi une meilleure isolation et permettant un contact direct avec les composants internes du moteur. Dans les mêmes conditions de fonctionnement, les températures internes des moteurs refroidis par huile sont plus faibles.moteurssont environ 15 % inférieures à celles des systèmes refroidis par eaumoteurs, ce qui facilite la dissipation de la chaleur par le moteur.
Commande électrique : solution alternative au SiC, mettant en évidence ses avantages en termes de performances
Améliorer l'efficacité, réduire la consommation d'énergie et diminuer l'encombrement. Avec le développement de la plateforme de fonctionnement haute tension 800 V pour les batteries, les exigences relatives aux composants liés à la propulsion électrique et à la commande électronique sont désormais plus élevées.
D'après les données de Fodie Power, les dispositifs en carbure de silicium présentent les avantages suivants pour les applications de commande de moteurs :
1. Il peut améliorer l'efficacité des faibles charges dans le système de commande électronique, augmentant ainsi l'autonomie du véhicule de 5 à 10 % ;
2. Augmenter la densité de puissance du contrôleur de 18 kW/L à 45 kW/L, ce qui favorise la miniaturisation ;
3. Augmenter l'efficacité de la zone efficace représentant 85 % de 6 %, et augmenter l'efficacité de la zone à charge moyenne et faible de 10 % ;
4. Le volume du prototype de commande électronique en carbure de silicium est réduit de 40 %, ce qui permet d'améliorer efficacement l'utilisation de l'espace et de contribuer à la tendance au développement de la miniaturisation.
Calcul du marché des systèmes de contrôle électrique : la taille du marché pourrait atteindre 2,5 milliards de yuans.
TCAC sur trois ans : 189,9 %
Pour le calcul spatial du contrôleur de moteur dans le cadre du modèle de véhicule 800 V, nous supposons que :
1. Un véhicule à énergie nouvelle sous plateforme haute tension est équipé d'un ensemble de contrôleurs de moteur ou d'un ensemble d'entraînement électrique ;
2. Valeur unitaire d'une unité : Sur la base du chiffre d'affaires/des ventes des produits correspondants annoncés dans le rapport annuel 2021 d'Intel, la valeur est de 1 141,29 yuans/unité. Considérant que la popularisation et la promotion des dispositifs en carbure de silicium dans le domaine des produits de contrôle électronique devraient entraîner une augmentation de la valeur unitaire des produits, nous estimons que le prix unitaire atteindra 1 145 yuans/unité en 2022 et augmentera d'année en année.
D'après nos estimations, en 2025, le marché intérieur et le marché mondial des contrôleurs électriques sur la plateforme 800 V atteindront respectivement 1,154 milliard de yuans et 2,486 milliards de yuans. Le taux de croissance annuel composé (TCAC) pour les années 2022 à 2025 sera de 172,02 % et de 189,98 %.
Alimentation électrique pour véhicules : application de dispositifs SiC, soutenant le développement de 800 V
En termes d'amélioration des performances du produit : comparés aux transistors MOS en silicium traditionnels, les transistors MOS en carbure de silicium présentent d'excellentes caractéristiques telles qu'une faible résistance à la conduction, une résistance à la tension plus élevée, de bonnes performances en haute fréquence, une résistance aux hautes températures et une capacité de jonction extrêmement faible. Comparés aux systèmes d'alimentation embarqués (OBC) équipés de composants à base de silicium, ils permettent d'augmenter la fréquence de commutation, de réduire le volume et le poids, d'améliorer la densité de puissance et d'accroître le rendement. Par exemple, la fréquence de commutation a été multipliée par 4 à 5 ; le volume a été réduit d'environ 50 % ; le poids a été divisé par 2 ; la densité de puissance est passée de 2,1 à 3,3 kW/L ; et le rendement a été amélioré de plus de 3 %.
L'utilisation de composants en carbure de silicium (SiC) permet aux systèmes d'alimentation automobile de répondre aux exigences actuelles en matière de densité de puissance élevée, de rendement de conversion élevé et de miniaturisation, et de mieux s'adapter aux besoins de la charge rapide et du développement des plateformes 800 V. Dans les convertisseurs CC/CC, l'intégration de composants de puissance en SiC offre également une haute résistance à la tension, de faibles pertes et un poids réduit.
En termes de croissance du marché : pour s’adapter aux bornes de recharge rapide 400 V CC traditionnelles, les véhicules équipés d’une plateforme 800 V doivent être dotés d’un convertisseur CC/CC supplémentaire afin d’élever la tension de 400 V à 800 V pour la recharge rapide des batteries, ce qui accroît la demande en convertisseurs CC/CC. Parallèlement, la plateforme haute tension a également favorisé la modernisation des chargeurs embarqués, avec l’ajout de nouvelles fonctionnalités aux chargeurs haute tension.
Calcul du marché de l'alimentation électrique des véhicules : plus de 3 milliards de yuans sur 25 ans, soit un doublement du TCAC en 22 à 25 ans.
Pour le calcul spatial du produit d'alimentation électrique du véhicule (convertisseur CC/CC et chargeur de véhicule OBC) dans le cadre du modèle de véhicule 800 V, nous supposons que :
Un véhicule à énergie nouvelle est équipé d'un ensemble de convertisseurs CC/CC et d'un chargeur embarqué OBC ou d'un ensemble de produits d'alimentation intégrés embarqués ;
Espace de marché pour les produits d'alimentation pour véhicules = Ventes de véhicules à énergies nouvelles × Valeur individuelle du véhicule du produit correspondant ;
Valeur unitaire : calculée selon le chiffre d’affaires/volume des ventes du produit correspondant dans le rapport annuel 2021 de Xinrui Technology. Le convertisseur DC/DC coûte 1 589,68 yuans par véhicule et le contrôleur de batterie embarqué (OBC) 2 029,32 yuans par véhicule.
D'après nos calculs, sur la plateforme 800 V en 2025, le marché national et international des convertisseurs DC/DC atteindra respectivement 1,588 milliard de yuans et 3,422 milliards de yuans, avec un TCAC de 170,94 % et 188,83 % entre 2022 et 2025 ; le marché national et international des chargeurs embarqués (OBC) s'élèvera respectivement à 2,027 milliards de yuans et 4,369 milliards de yuans, avec un TCAC de 170,94 % et 188,83 % entre 2022 et 2025.
Relais : Augmentation des prix en volume sous l'effet de la tendance à la haute tension
Le relais haute tension CC est un composant essentiel des véhicules à énergies nouvelles, avec 5 à 8 relais nécessaires par véhicule. Ce relais fait office de soupape de sécurité : il s’active pendant le fonctionnement du véhicule et isole le système de stockage d’énergie du système électrique en cas de panne. Actuellement, les véhicules à énergies nouvelles doivent être équipés de 5 à 8 relais haute tension CC (dont 1 à 2 relais principaux pour la coupure d’urgence du circuit haute tension en cas d’accident ou d’anomalie ; 1 préchargeur pour répartir la charge du relais principal ; 1 à 2 chargeurs rapides pour isoler la haute tension en cas de coupure soudaine ; 1 à 2 relais de charge standard ; et 1 relais auxiliaire pour le système haute tension).
Calcul du marché des relais : 3 milliards de yuans investis dans l'espace en 25 ans, avec un TCAC supérieur à 2 fois sur 22 à 25 ans.
Pour calculer l'espace du relais sous le modèle de véhicule 800 V, nous supposons que :
Les véhicules à énergies nouvelles haute tension doivent être équipés de 5 à 8 relais, nous choisissons donc la moyenne, avec une demande de 6 relais par véhicule ;
2. Compte tenu de l'augmentation de la valeur des relais CC par véhicule due à la promotion future des plateformes de relais haute tension, nous supposons un prix unitaire de 200 yuans par unité en 2022 et l'augmentons d'année en année ;
Selon nos calculs, le marché des relais CC haute tension sur la plateforme 800 V en 2025 avoisine les 3 milliards de yuans, avec un TCAC de 202,6 %.
Condensateurs à couches minces : le premier choix dans le domaine des nouvelles énergies
Dans le domaine des énergies nouvelles, les condensateurs à couches minces sont devenus l'alternative privilégiée à l'électrolyse. L'onduleur est le composant essentiel du système de commande électronique des véhicules à énergies nouvelles. Si la fluctuation de tension sur la barre omnibus dépasse la plage admissible, elle risque d'endommager l'IGBT. Il est donc nécessaire d'utiliser des condensateurs pour lisser et filtrer la tension de sortie du redresseur, et absorber les pics de courant. Pour les onduleurs, on recherche généralement des condensateurs présentant une forte résistance aux surtensions, une sécurité élevée, une longue durée de vie et une bonne tenue aux hautes températures. Les condensateurs à couches minces répondent mieux à ces exigences, ce qui en fait le choix privilégié dans le domaine des énergies nouvelles.
L'utilisation des véhicules individuels augmente progressivement, et la demande en condensateurs à couches minces sera bien supérieure au taux de croissance du secteur des véhicules à énergies nouvelles. La demande en plateformes haute tension pour véhicules à énergies nouvelles a progressé, et les véhicules électriques haut de gamme équipés de bornes de recharge rapide nécessitent généralement de deux à quatre condensateurs à couches minces. La demande en condensateurs à couches minces sera donc plus importante que celle relative aux véhicules à énergies nouvelles.
Demande de condensateurs à couches minces : la charge rapide haute tension génère une nouvelle croissance, avec un TCAC de 189,2 % sur 22 à 25 ans.
Pour le calcul spatial des condensateurs à couches minces dans le cadre du modèle de véhicule 800 V, nous supposons que :
1. Le prix des condensateurs à couches minces varie selon les modèles de véhicules et la puissance du moteur. Plus la puissance est élevée, plus la valeur est élevée, et par conséquent le prix. En supposant un prix moyen de 300 yuans ;
2. La demande de véhicules à énergies nouvelles avec recharge rapide haute pression est de 2 à 4 unités par unité, et nous supposons une demande moyenne de 3 unités par unité.
Selon nos calculs, le marché des condensateurs à film généré par le modèle de charge rapide 800 V en 2025 s'élève à 1,937 milliard de yuans, avec un TCAC de 189,2 %.
Connecteurs haute tension : amélioration de l’utilisation et des performances
Les connecteurs haute tension sont comme les vaisseaux sanguins du corps humain : leur fonction est de transmettre en continu l’énergie du système de batteries à différents systèmes.
En termes de dosage, l'architecture système du véhicule repose actuellement principalement sur le 400 V. Pour répondre à la demande de recharge rapide en 800 V, un convertisseur de tension CC/CC de 800 V à 400 V est nécessaire, ce qui augmente le nombre de connecteurs. Par conséquent, le coût des connecteurs haute tension pour les véhicules à énergies nouvelles fonctionnant sous architecture 800 V sera considérablement amélioré. Nous estimons le coût d'un véhicule à environ 3 000 yuans (contre environ 1 000 yuans pour les véhicules thermiques classiques).
Sur le plan technologique, les exigences relatives aux connecteurs dans les systèmes haute tension sont les suivantes :
1. Posséder des performances élevées en tension et en courant ;
2. Mettre en œuvre des fonctions de protection de haut niveau dans diverses conditions de travail ;
Ils présentent d'excellentes performances de blindage électromagnétique. Par conséquent, afin de répondre aux exigences de performance liées à la tendance aux 800 V, une évolution technologique des connecteurs haute tension est inévitable.
Fusibles : Taux de pénétration accru des nouveaux fusibles
Les fusibles sont les « protecteurs » des véhicules à énergies nouvelles. Un fusible est un dispositif électrique qui, lorsque le courant dans le système dépasse sa valeur nominale, la chaleur générée provoque sa fusion, interrompant ainsi le circuit.
Le taux de pénétration des nouveaux fusibles a augmenté. Le fusible à excitation est déclenché par un signal électrique qui active le dispositif d'excitation, libérant ainsi l'énergie stockée. Par une force mécanique, il génère rapidement une coupure et interrompt l'arc électrique en cas de courant de défaut important, coupant ainsi le courant et assurant la protection. Comparé aux fusibles traditionnels, le fusible à condensateur d'excitation présente les avantages suivants : taille réduite, faible consommation d'énergie, forte capacité de transport de courant, résistance aux surintensités, rapidité d'action et temporisation de protection réglable, ce qui le rend plus adapté aux systèmes haute tension. Avec le déploiement des réseaux 800 V, le taux de pénétration des fusibles à excitation devrait croître rapidement et leur prix unitaire devrait atteindre 250 yuans.
Calcul de l'espace nécessaire pour les fusibles et les connecteurs haute tension : TCAC = 189,2 % sur 22 à 25 ans
Pour le calcul spatial des fusibles et des connecteurs haute tension dans le cadre du modèle de véhicule 800 V, nous supposons que :
1. La valeur unitaire des connecteurs haute tension est d'environ 3000 yuans/véhicule ;
2. La valeur unitaire du fusible est d'environ 250 yuans/véhicule ;
D'après nos calculs, le marché des connecteurs et fusibles haute tension généré par le modèle de recharge rapide 800 V en 2025 s'élève respectivement à 6,458 milliards de yuans et 538 millions de yuans, avec un TCAC de 189,2 %.
Date de publication : 10 novembre 2023
