电动船舶|博世推出适用于船舶应用的800V电气化解决方案

碳化硅芯观察 2024-10-23 18:20

近日,博世工程部门推出了一种新开发的高性能电气化解决方案,适用于电压高达 800 伏的电气系统,进一步扩展了电力驱动在船舶应用中的潜在用途,同时提高了系统效率。
凭借我们配备碳化硅功率模块的最新一代电动机和逆变器,我们提供了一个完整的系统,不仅可以让休闲船,而且可以让大型帆船和工作船以高效、安静且非常强大的电力驱动方式运行。
— 博世工程公司非公路和海事解决方案负责人 Philip Kurek

新型电动机 SMG 230 专为 400 至 800 伏的系统电压而设计。在理想的电压和温度范围内,它可提供高达 200 kW 的连续功率输出和约 250 N·m 的扭矩。由于采用了 800 伏技术,功率密度也得到了显著提高。SMG 230 比重量相同的同类 400 伏机器多输出 80 kW 的功率,或者在性能水平相同的情况下,尺寸更紧凑,重量更轻。

800 伏电动机 SMG 230 的持续输出功率高达 200 千瓦,可实现大型船舶的电气化。

采用碳化硅半导体的逆变器也设计用于高达 800 伏的电压,其特点是效率超过 99%。电源模块中的碳化硅半导体可实现更快的开关操作,这意味着以热量形式损失的能量显著减少。

该逆变器采用碳化硅半导体,设计用于高达 800 伏的电压,其效率超过 99%。
博世用于船舶驱动电气化的全套设备包括适用于 400 伏和 800 伏应用的电子控制单元、逆变器、电动机和变速器。
这为造船厂和系统集成商提供了最大的灵活性,使他们能够根据各自的要求调整电气化战略,并使他们能够快速轻松地将相关组件集成到船舶中。系统组件基于现代汽车技术,结合了高稳健性和最高可靠性。
电动船舶市场关注度日益提高
碳化硅器件在船舶市场的应用优势
  • 提高系统效率:船舶推进系统中使用碳化硅器件,可以大幅度提高电力转换的效率。与传统硅器件相比,碳化硅器件的能量损耗更低,开关速度更快,这使得电力传输更加高效,从而提高了船舶的整体能源利用效率。
  • 减轻系统重量:碳化硅器件可以在更高温度下工作,这意味着冷却系统可以更加简化和轻便,从而减轻整体系统的重量。这对船舶而言尤为重要,因为减轻重量可以提升燃油经济性和航行性能。
  • 增加系统可靠性:碳化硅器件的高温性能和抗辐射能力,使其在严苛的海洋环境中具有更高的可靠性。船舶在运行过程中需要面对复杂的海洋环境,碳化硅器件的高可靠性保证了推进系统的稳定运行,减少了维护和更换的频率。
  • 改进热管理性能:碳化硅的高热导率使得热量更容易散发,优化了热管理系统。这意味着系统可以在高功率下长时间稳定工作,避免因过热导致的性能下降或故障。

船舶推进系统应用案例
  • ABB在其Azipod电力推进系统中采用了SiC逆变器,提高了系统效率和性能。Azipod系统广泛应用于大型邮轮和海洋工程船舶,碳化硅器件的应用显著提升了其推进效率和可靠性。
  • GE在其船舶推进系统中使用SiC器件,显著提升了燃油效率和减少排放。该技术被应用于多种船舶类型,包括商用船舶和军用舰艇。
  • Rolls-Royce将SiC技术应用于其混合动力推进系统,减少了燃油消耗和排放,提高了系统可靠性。该系统主要用于新一代的环保型船舶。
  • Marine Electric Systems在其电动船舶推进系统中集成了SiC器件,提升了系统整体性能和可靠性。这一技术广泛应用于电动游艇和内河运输船舶。
  • Ingeteam使用SiC技术开发了高效的船舶电力推进解决方案,提高了船舶的燃油经济性和环保性能,主要应用于商用货船和客船。
国内市场,在精进电动2023年年报中,精进电动就宣布了,公司目前开拓电动摩托车和船用新能源电驱动系统的市场。获得欧洲电动摩托车驱动系统量产定点,计划于2024年投产,并与全球知名的美国水星海事建立了长期合作关系,共同开发新能源船用电驱动产品。
可以看到,精进电动正在有计划地往船用新能源电驱动这一市场发力。

随着全球碳排放计划的推进,全球电动船舶市场得到了蓬勃的发展。根据研究公司Research and Markets预计,到2024年全球电动船舶市场的规模将达到73亿美元。目前来看,全球电动船舶市场主要集中在欧洲、亚洲和北美地区,亚洲地区在全球电动船舶市场中占比29.22%,主要市场以中国与日本为主。

数据来源:观研天下数据中心

国内方面,随着环保意识和碳中和目标的日益重视,船舶行业正迎来电动化转型的机遇。近日,由中国船舶集团有限公司旗下上海船舶研究设计院为宁波远洋运输股份有限公司自主研发设计的中国首型、全球最大的2艘740TEU纯电动敞口集装船舶设计建造合同签约,这标志着中国沿海集装箱船舶运营进入零排放、纯电动时代。

数据显示,2017年至2022年我国内河船舶数量由13.23艘下降至10.95艘。2017-2022年我国电动船舶新建吨位数由13556吨增长至190600吨。这表明,中国船舶行业正在面临着转型电动化的趋势。

近年来,为了推动电动船舶行业的发展,我国也发布了很多一系列关于鼓励电动船舶行业发展的相关政策,例如2022年工信部发布的《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》中指出要加强船用动力电池、电池管理系统等技术集成和优化,推进高效节能电机、电力系统组网、船舶充换电等技术研究,提升船舶电池动力总成能力和安全性能,重点推动纯电池动力技术在中短途内河货船、滨江游船及库湖区船舶等应用。据研究机构EVTank预计,中国电动船舶的保有量在2025年将达到1520艘,2030年将超过1万艘,预示着电动船舶市场将迎来爆发式增长。


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