En mode de surcharge, il y a aussi certaines exigences rigides pour l'extrémité de la voiture. Du point de vue des composants du véhicule, la tension de la batterie du véhicule est passée de 450V à 950V ou plus, et le système de charge et de distribution, le système d'entraînement électrique, le système de batterie et le système de gestion thermique ont tous subi des changements importants. La haute tension augmentera le coût des compresseurs, des PTC et des MCU de commande de moteur. Comparé aux systèmes de charge rapide 2C et 400V plus matures, le coût de la plateforme de tension de 950V augmente d'environ 6 500 yuans par rapport à la plateforme de tension de 450V. À l'avenir, les OEM nationaux et étrangers donneront la priorité à l'application de plateformes haute tension de 800V et plus dans les modèles haut de gamme pour créer une compétitivité différenciée. À long terme, à mesure que le coût des composants de base tels que le SiC et les batteries de charge rapide diminue, les modèles moyens et bas ont également une demande de charge rapide, et il y a une tendance à long terme à la mise à niveau des architectures électriques à 800V et plus.
Comparé à la plateforme de tension de 450V, dans le même pack de puissance, la plateforme de 950V est obtenue en augmentant le nombre de cellules de batterie en série et en réduisant la capacité d'une seule cellule de batterie. Le nombre de batteries en série augmente. S'il y a des différences entre les batteries, la durée de vie de la batterie sera raccourcie. Sous l'effet de cela, le système de batterie de 800V a augmenté ses exigences en matière de technologie de production de cellules et de cohérence. À mesure que le nombre de chaînes de cellules augmente, la difficulté de gestion de la cohérence des batteries augmente. Les composants et connecteurs tels que la puce principale du BMS (système de gestion de batterie) côté véhicule, la puce d'échantillonnage et la puce d'isolation de communication entre les circuits haute et basse tension doivent être re-sélectionnés. En même temps, en raison de la grande quantité de chaleur générée lors de la charge rapide, le risque de déclenchement thermique augmente, il est donc nécessaire d'avoir une surveillance efficace et une alerte précoce.
Dans la technologie de charge lente, parce que le courant dans le circuit externe est faible, la vitesse de migration des électrons correspondante est plus lente. À ce moment-là, la réaction des ions et des électrons dans le circuit interne s'adapte à la vitesse des électrons dans le circuit externe. Dans cet environnement, le potentiel des deux pôles La différence est essentiellement la même que le potentiel d'équilibre. Dans les applications de charge rapide, les ions lithium se détachent rapidement de l'électrode positive, entraînant une concentration extrêmement élevée d'ions lithium à l'intérieur de la batterie. L'augmentation soudaine de la concentration d'ions lithium provoque un déséquilibre de contrainte entre les particules actives à l'intérieur de la batterie. Lorsque cela se produit Après que la contrainte atteint le seuil, cela provoquera la rupture et les dommages des particules actives, ce qui réduit non seulement la durée de vie de la batterie d'alimentation, mais augmente également sa résistance interne. En raison de l'augmentation de la résistance interne de la batterie, la vitesse de migration des ions et des électrons dans le circuit interne ralentit. En même temps, la vitesse de neutralisation entre les deux ne peut pas suivre la vitesse de migration des électrons dans le circuit externe. Dans ce 'rapide à l'extérieur mais lent à l'intérieur' Sous l'action de , les électrons commencent à s'accumuler à l'électrode, ce qui provoque un écart du potentiel de l'électrode par rapport au potentiel d'équilibre, communément appelé polarisation.
L'accumulation de phénomènes de polarisation entraîne des problèmes tels que la précipitation du lithium, la perte de capacité et la génération de chaleur dans l'électrode négative, ce qui limite le développement de la charge rapide. Actuellement, il existe trois solutions ciblées : la granulation secondaire, le revêtement de surface en carbone et les électrodes négatives au silicium-carbone.
La fonction des additifs conducteurs est de collecter les micro-courants entre les matériaux actifs et entre les matériaux actifs et les collecteurs de courant pour réduire la résistance de contact des électrodes et accélérer la vitesse de déplacement des électrons. À l'heure actuelle, les agents conducteurs à base de carbone peuvent être divisés en cinq types : graphite conducteur, noir de carbone conducteur, fibre de carbone hachée, nanotubes de carbone et graphène. L'additif conducteur composé de noir de carbone et de nanotubes de carbone est la forme d'utilisation la plus idéale. Selon les données de GGII, en 2021, le noir de carbone conducteur représente jusqu'à 60% des agents conducteurs de batteries d'alimentation de mon pays, les nanotubes de carbone représentent 27%, le graphène et le graphite conducteur représentent respectivement 8% et 4%.
Selon les calculs de GGII, la quantité ajoutée d'agents conducteurs traditionnels tels que le noir de carbone conducteur est d'environ 3 % du poids du matériau de cathode, tandis que la quantité ajoutée de nouveaux agents conducteurs tels que les nanotubes de carbone et le graphène est réduite à 0,8 % -1,5 %. Le rôle de l'agent conducteur dans l'électrode est de fournir un canal pour que les électrons se déplacent. Si le contenu de l'agent conducteur est approprié, une capacité de décharge plus élevée et de meilleures performances cycliques peuvent être obtenues. Si le contenu est trop faible, il y aura peu de canaux conducteurs pour les électrons, ce qui n'est pas propice à une charge et une décharge à courant élevé ; s'il est trop élevé, alors le contenu relatif des matériaux actifs est réduit et la capacité de la batterie est réduite. Avec l'augmentation du taux de charge, des matériaux de noir de carbone conducteurs à conductivité plus élevée doivent être utilisés. Pour répondre aux performances de charge rapide, la proportion d'agent conducteur ajoutée aux électrodes positive et négative sera encore augmentée. Sous 4C, la demande de 1 GWh de noir de carbone conducteur augmentera d'environ 35 % par rapport à 2C. Le revêtement de carbone des collecteurs de courant augmentera également la demande de noir de carbone conducteur.
La plupart des dispositifs de puissance existants sont basés sur des matériaux semi-conducteurs en silicium. En raison des limitations des propriétés physiques des matériaux en silicium, l'efficacité énergétique et les performances des dispositifs ont progressivement atteint leurs limites, rendant difficile de répondre aux nouvelles demandes croissantes et changeantes des applications d'énergie électrique. Avec son excellente résistance à haute tension, sa résistance à la chaleur, sa faible perte et d'autres propriétés, les dispositifs de puissance en carbure de silicium peuvent répondre efficacement aux exigences de haute efficacité, de miniaturisation et de légèreté des systèmes électroniques de puissance. Par rapport aux MOSFET à base de silicium de même spécification, les MOSFET à base de carbure de silicium ont une taille significativement réduite à 1/10 de l'original, et la résistance à l'état passant peut être réduite à au moins 1/100 de l'original. La perte d'énergie totale des MOSFET à base de carbure de silicium de même spécification peut être considérablement réduite de 70 % par rapport aux IGBT à base de silicium. L'efficacité et la petite taille du SiC résolvent avec précision les besoins en autonomie, en charge rapide et en légèreté des véhicules électriques.
La valeur des semi-conducteurs de puissance dans les véhicules à carburant traditionnels est de 88 dollars par véhicule, tandis que la valeur des semi-conducteurs de puissance dans les véhicules électriques purs est aussi élevée que 350 dollars par véhicule, voire plus. L'approfondissement ultérieur de l'intelligence électrique devrait entraîner une augmentation continue du contenu en semi-conducteurs ; d'un point de vue économique, avec l'application à grande échelle du SiC, le prix des dispositifs SiC devrait être d'environ 2 fois celui des IGBT. S'il est supposé que 70 % des semi-conducteurs de puissance sont entièrement remplacés par du SiC, la valeur d'un véhicule augmentera de 2450 yuans à environ 4 000 yuans. D'autre part, le SiC au niveau du véhicule entraîne une augmentation de 3 % de l'efficacité NEDC. Pour un modèle de 100 kWh, la puissance configurée est réduite de manière équivalente de 2 à 3 kWh, ce qui permet d'économiser environ 2 000 yuans en coûts de couverture partielle. À l'avenir, la dilution sera fixée avec l'expansion de la capacité de production. Les progrès technologiques et les progrès technologiques ont amélioré les rendements, et les coûts continueront de diminuer rapidement, entraînant le point d'inflexion de la parité des coûts des véhicules SiC, accélérant l'extension des modèles haute tension SiC aux modèles économiques, et augmentant le taux de pénétration de 800V.
