Trend razvoja industrije novih modula za punjenje energetskih vozila

1. Pregled razvoja industrije modula za punjenje

Moduli za punjenje su jezgro DC punjača za vozila nove energije. Kako stopa penetracije i vlasništvo nad novim energetskim vozilima u Kini i dalje raste, potražnja za gomilama za punjenje raste. Novo energetsko punjenje vozila podijeljeno je na AC sporo punjenje i DC brzo punjenje. DC brzo punjenje ima karakteristike visokog napona, velike snage i brzog punjenja. Kako tržište teži efikasnosti punjenja, tržišna skala gomila za brzo punjenje DC i modula za punjenje nastavlja da se širi. .

2. Tehnički nivo i karakteristike industrije EV modula za punjenje

Industrija modula za punjenje novih energetskih vozila trenutno ima tehničke karakteristike kao što su velika snaga jednog modula, visoka frekvencija, minijaturizacija, visoka efikasnost konverzije i širok raspon napona.

Što se tiče snage jednog modula, nova industrija modula za punjenje punjenja energijom doživjela je glavni razvoj proizvoda od 7,5kW u 2014. godini, konstantne struje 20A i 15kW u 2015. godini i konstantne snage 25A i 15kW u 2016. Trenutni moduli punjenja za glavne aplikacije su 20kW i 30kW. Jednomodulna rješenja i konverzija na 40kW nova energetska gomila za napajanje. Jednomodulna rješenja. Moduli za punjenje velike snage postali su trend razvoja tržišta u budućnosti.

Što se tiče izlaznog napona, Državna mreža je izdala verziju iz 2017. godine “Standardi kvalifikacije i provjere sposobnosti dobavljača opreme za punjenje električnih vozila” u kojoj se navodi da je raspon izlaznog napona jednosmjernih punjača 200-750V, a konstantni napon napajanja pokriva najmanje rasponi 400-500V i 600-750V. Stoga svi proizvođači modula općenito dizajniraju module za 200-750V i zadovoljavaju konstantne zahtjeve za napajanjem. Sa povećanjem raspona električnih vozila za krstarenje i potražnjom korisnika novih energetskih vozila za smanjenjem vremena punjenja, industrija je predložila arhitekturu super brzog punjenja od 800 V, a neke kompanije su realizovale isporuku DC modula za punjenje punjenja sa širokim opseg izlaznog napona 200-1000V. .

U smislu visoke frekvencije i minijaturizacije modula za punjenje, povećana je snaga jednomašinskih modula novih energetskih punjača, ali se njihov volumen ne može proporcionalno proširiti. Stoga su povećanje frekvencije prebacivanja i integrisanje magnetnih komponenti postali važna sredstva za povećanje gustine snage.

Što se tiče efikasnosti modula za punjenje, glavne kompanije u industriji novih modula za punjenje punjenja na gomile općenito imaju maksimalnu vršnu efikasnost od 95%-96%. U budućnosti, sa razvojem elektronskih komponenti kao što su uređaji za napajanje treće generacije i popularizacijom električnih vozila sa 800V ili čak više. Sa platformom visokog napona, očekuje se da će industrija uvesti proizvode sa maksimalnom efikasnošću od više od 98% .

Kako se povećava gustina snage modula za punjenje, to također donosi veće probleme sa rasipanjem topline. Što se tiče odvođenja topline modula za punjenje, trenutna glavna metoda odvođenja topline u industriji je prisilno hlađenje zraka, a postoje i metode kao što su zatvoreni hladni zračni kanali i vodeno hlađenje. Hlađenje zrakom ima prednosti niske cijene i jednostavne strukture. Međutim, kako se pritisak rasipanje toplote dalje povećava, nedostaci ograničenog kapaciteta odvođenja toplote vazdušnog hlađenja i visoke buke će dalje postati očigledni. Opremanje modula za punjenje i linije pištolja tekućim hlađenjem postalo je glavno rješenje. tehničkog smjera.

3. Tehnološki napredak ubrzava razvojne mogućnosti prodora nove energetske industrije

Posljednjih godina, nova tehnologija energetske industrije nastavila je napredovati i napredovati, a povećanje stope penetracije promoviralo je kontinuirani razvoj industrije modula za punjenje uzvodno. Značajno povećanje gustine energije baterija riješilo je problem nedovoljnog dometa krstarenja novih energetskih vozila, a primjena modula za punjenje velike snage znatno je skratila vrijeme punjenja, čime je ubrzan prodor novih energetskih vozila i konstrukcija potpornih punjača. . U budućnosti se očekuje da će integracija i produbljivanje primjene tehnologija kao što su optička pohrana i integracija punjenja i integracija V2G mreže vozila dodatno ubrzati prodor novih energetskih industrija i popularizaciju potrošnje.

4. Konkurencija u industriji: Industrija modula za punjenje je potpuno konkurentna, a tržišni prostor proizvoda je velik.

Modul za punjenje je osnovna komponenta DC punjača. Sa povećanjem stope prodora novih energetskih vozila širom svijeta, potrošači su sve zabrinutiji oko dometa punjenja i pogodnosti punjenja. Tržišna potražnja za punjačima za brzo punjenje jednosmjernom strujom je eksplodirala, a domaće tržište rada punjača naraslo je od U ranim danima, State Grid je bila glavna snaga u raznolikom razvoju. Brojni operateri društvenog kapitala koji imaju i proizvodnju opreme za punjenje i operativne mogućnosti su se brzo pojavili. Domaći proizvođači modula za punjenje nastavili su širiti svoju proizvodnju i prodajnu skalu za izgradnju potpornih šipova za punjenje, a njihova sveobuhvatna konkurentnost je nastavila jačati. .

Trenutno, nakon godina ponavljanja proizvoda i razvoja modula za punjenje, konkurencija u industriji je dovoljna. Mainstream proizvodi se razvijaju u pravcu visokog napona i velike gustine snage, a tržišni prostor proizvoda je velik. Preduzeća u industriji uglavnom ostvaruju veći tržišni udio i nivo profita kontinuiranim poboljšanjem topologije proizvoda, algoritama upravljanja, optimizacijom hardvera i proizvodnih sistema, itd.

5. Trendovi razvoja EV modula za punjenje

Kako moduli za punjenje uvode ogromnu potražnju na tržištu, tehnologija nastavlja da se razvija prema visokoj gustini snage, širokom rasponu napona i visokoj efikasnosti konverzije.

1) Politički vođen prelazak na potražnju

Kako bi se podržao i promovirao razvoj novih energetskih vozila, izgradnju gomila za punjenje uglavnom je vodila vlada u ranoj fazi i postepeno je usmjeravala razvoj industrije ka endogenom modelu vožnje kroz političku podršku. Od 2021. godine, brzi razvoj novih energetskih vozila postavio je velike zahtjeve za izgradnju pratećih objekata i gomila za punjenje. Industrija punjenja završava transformaciju iz politike vođene u potražnju.

Suočeni sa sve većim brojem novih energetskih vozila, pored povećanja gustine rasporeda gomila za punjenje, vrijeme punjenja mora se dodatno skratiti. DC punjenja imaju veće brzine punjenja i kraće vrijeme punjenja, što je pogodnije za privremene i hitne potrebe punjenja korisnika električnih vozila, a mogu efikasno riješiti probleme anksioznosti dometa električnih vozila i anksioznosti pri punjenju. Stoga je posljednjih godina tržišna skala brzog punjenja jednosmjernom strujom u novoizgrađenim punjačima, posebno u javnim punjačima, brzo rasla i postala je glavni trend u mnogim glavnim gradovima u Kini.

Ukratko, s jedne strane, kako broj novih energetskih vozila nastavlja da raste, noseću konstrukciju gomila za punjenje potrebno je kontinuirano poboljšavati. S druge strane, korisnici električnih vozila uglavnom traže DC brzo punjenje. Šipovi za punjenje jednosmjernom strujom postali su mainstream trend, a u potražnju su ušli i moduli za punjenje. Faza razvoja u kojoj je povlačenje glavna pokretačka snaga.

(2) Velika gustina snage, širok raspon napona, visoka efikasnost konverzije

Takozvano brzo punjenje znači veliku snagu punjenja. Stoga, pod rastućom potražnjom za brzim punjenjem, moduli za punjenje nastavljaju da se razvijaju u smjeru velike snage. Velika snaga gomile za punjenje postiže se na dva načina. Jedan je povezivanje više modula za punjenje paralelno kako bi se postigla superpozicija snage; drugi je povećanje pojedinačne snage modula za punjenje. Na osnovu tehničkih potreba povećanja gustine snage, smanjenja prostora i smanjenja složenosti električne arhitekture, povećanje snage jednog modula za punjenje je dugoročni trend razvoja. moduli za punjenje u mojoj zemlji prošli su tri generacije razvoja, od prve generacije 7,5kW do druge generacije 15/20kW, i sada su u periodu konverzije sa druge generacije na treću generaciju 30/40kW. Moduli za punjenje velike snage postali su mainstream na tržištu. Istovremeno, na osnovu dizajna principa minijaturizacije, gustina snage modula za punjenje je takođe porasla istovremeno sa povećanjem nivoa snage.

Postoje dva puta za postizanje višeg nivoa snage DC brzog punjenja: povećanje napona i povećanje struje. Rješenje za punjenje velikom strujom prvi je usvojio Tesla. Prednost je u tome što je cijena optimizacije komponenti niža, ali će visoka struja donijeti veće gubitke topline i visoke zahtjeve za odvođenjem topline, a deblje žice smanjuju udobnost i u manjoj mjeri promoviraju. Visokonaponsko rješenje je povećanje maksimalnog radnog napona modula za punjenje. Trenutno je model koji se često koristi od strane proizvođača automobila. Može uzeti u obzir prednosti smanjenja potrošnje energije, poboljšanja trajanja baterije, smanjenja težine i uštede prostora. Visokonaponsko rješenje zahtijeva da električna vozila budu opremljena visokonaponskom platformom za podršku aplikacijama brzog punjenja. Trenutno, rješenje za brzo punjenje koje obično koriste automobilske kompanije je visokonaponska platforma od 400 V. Istraživanjem i primjenom naponske platforme od 800V, naponski nivo modula za punjenje će biti dodatno poboljšan.

Poboljšanje efikasnosti konverzije je tehnički pokazatelj koji moduli punjenja uvijek teže. Poboljšanje efikasnosti konverzije znači veću efikasnost punjenja i manje gubitke. Trenutno, maksimalna vršna efikasnost modula za punjenje je generalno 95%~96%. U budućnosti, razvojem elektronskih komponenti kao što su uređaji za napajanje treće generacije i izlazni napon modula za punjenje koji se kreće prema 800V ili čak 1000V, efikasnost konverzije će biti dodatno poboljšana.

(3) Povećava se vrijednost modula za punjenje ev

Modul za punjenje je osnovna komponenta DC punjača, koji čini oko 50% troškova hardvera gomile za punjenje. Poboljšanje efikasnosti punjenja u budućnosti uglavnom zavisi od poboljšanja performansi modula za punjenje. S jedne strane, više modula za punjenje povezanih paralelno će direktno povećati vrijednost modula za punjenje; sa druge strane, poboljšanje nivoa snage i gustine snage modula za jedno punjenje zavisi od optimizovanog dizajna hardverskih kola i upravljačkog softvera kao i od tehnologije ključnih komponenti. Proboji, to su ključne tehnologije za poboljšanje snage čitavog punjača, što će dodatno povećati vrijednost modula za punjenje.

6. Tehničke barijere u industriji EV modula za punjenje

Tehnologija napajanja je interdisciplinarni predmet koji integrira tehnologiju topologije kola, digitalnu tehnologiju, magnetnu tehnologiju, tehnologiju komponenti, tehnologiju poluvodiča i tehnologiju termičkog dizajna. To je tehnološki intenzivna industrija. Kao srce DC gomile za punjenje, modul za punjenje direktno određuje efikasnost punjenja, radnu stabilnost, sigurnost i pouzdanost punjača, a njegova važnost i vrijednost su izvanredni. Proizvod zahtijeva veliko ulaganje resursa i stručnjaka od tehnološkog istraživanja i razvoja do terminalne primjene. Kako odabrati elektronske komponente i raspored, nadogradnja softverskog algoritma i iteracija, precizno shvaćanje scenarija aplikacije i zrela kontrola kvaliteta i sposobnosti platforme za testiranje će uticati na kvalitet proizvoda i stabilnost imaju direktan uticaj. Novim učesnicima u industriji je teško akumulirati različite tehnologije, osoblje i podatke o scenarijima aplikacija u kratkom vremenskom periodu, a imaju i visoke tehničke barijere.