Tendència d'oportunitats de desenvolupament de la indústria del nou mòdul de càrrega de vehicles d'energia

1. Visió general del desenvolupament de la indústria dels mòduls de càrrega

Els mòduls de càrrega són el nucli de les piles de càrrega de CC per als vehicles de nova energia. A mesura que la taxa de penetració i la propietat de vehicles d'energia nova a la Xina segueixen augmentant, la demanda de piles de càrrega augmenta. La càrrega de vehicles d'energia nova es divideix en càrrega lenta de CA i càrrega ràpida de CC. La càrrega ràpida de CC té les característiques d'alta tensió, alta potència i càrrega ràpida. A mesura que el mercat persegueix l'eficiència de càrrega, l'escala del mercat de piles de càrrega ràpida de CC i mòduls de càrrega continua expandint-se. .

2. Nivell tècnic i característiques de la indústria del mòdul de càrrega ev

La nova indústria del mòdul de carregador de pila de càrrega de vehicles d'energia té actualment característiques tècniques com ara un mòdul únic d'alta potència, alta freqüència, miniaturització, alta eficiència de conversió i ampli rang de voltatge.

Pel que fa a la potència d'un mòdul únic, la nova indústria del mòdul de càrrega de pila de càrrega d'energia ha experimentat el desenvolupament de productes principals de 7,5 kW el 2014, 20 A i 15 kW de corrent constant el 2015 i una potència constant de 25 A i 15 kW el 2016. Els mòduls de càrrega d'aplicacions principals actuals són de 20 kW i 30 kW. Solucions d'un sol mòdul i conversió a solucions d'alimentació de pila de càrrega d'energia de 40 kW de nou mòdul. Els mòduls de càrrega d'alta potència s'han convertit en una tendència de desenvolupament del mercat en el futur.

Pel que fa a la tensió de sortida, la xarxa estatal va emetre la versió de 2017 de les "Normes de verificació de qualificació i capacitat per als proveïdors d'equips de càrrega de vehicles elèctrics" que indica que el rang de voltatge de sortida dels carregadors de CC és de 200 a 750 V i que la tensió d'alimentació constant cobreix almenys els rangs 400-500V i 600-750V. Per tant, tots els fabricants de mòduls generalment dissenyen mòduls per a 200-750V i compleixen els requisits d'alimentació constants. Amb l'augment de la gamma de creuer de vehicles elèctrics i la demanda dels usuaris de vehicles d'energia nova per reduir el temps de càrrega, la indústria ha proposat una arquitectura de càrrega súper ràpida de 800 V, i algunes empreses s'han adonat del subministrament de mòduls de càrrega de pila de càrrega de CC amb un ampli rang de voltatge de sortida de 200-1000V. .

Pel que fa a l'alta freqüència i la miniaturització dels mòduls de càrrega, la potència dels mòduls d'una sola màquina de noves fonts d'alimentació de pila de càrrega d'energia ha augmentat, però el seu volum no es pot ampliar proporcionalment. Per tant, augmentar la freqüència de commutació i integrar components magnètics s'han convertit en mitjans importants per augmentar la densitat de potència.

Pel que fa a l'eficiència del mòdul de càrrega, les principals empreses de la nova indústria del mòdul de càrrega de pila de càrrega d'energia tenen generalment una eficiència màxima màxima del 95% al ​​96%. En el futur, amb el desenvolupament de components electrònics com els dispositius d'alimentació de tercera generació i la popularització de vehicles elèctrics amb 800 V o fins i tot més. Amb una plataforma d'alta tensió, s'espera que la indústria introdueixi productes amb una eficiència màxima de més del 98% .

A mesura que augmenta la densitat de potència dels mòduls de càrrega, també comporta majors problemes de dissipació de calor. Pel que fa a la dissipació de calor dels mòduls de càrrega, el mètode actual de dissipació de calor principal a la indústria és la refrigeració per aire forçat, i també hi ha mètodes com els conductes d'aire fred tancats i la refrigeració per aigua. La refrigeració per aire té els avantatges d'una estructura senzilla i de baix cost. Tanmateix, a mesura que la pressió de dissipació de calor augmenta encara més, els desavantatges de la capacitat limitada de dissipació de calor de la refrigeració per aire i l'alt soroll es faran evidents. Equipar el mòdul de càrrega i la línia de la pistola amb refrigeració líquida s'ha convertit en una solució important. direcció tècnica.

3. El progrés tecnològic accelera les oportunitats de desenvolupament de la penetració de la nova indústria energètica

En els darrers anys, la nova tecnologia de la indústria energètica ha continuat avançant i avenços, i l'augment de la taxa de penetració ha promogut el desenvolupament continu de la indústria dels mòduls de càrrega amunt. L'augment significatiu de la densitat d'energia de la bateria ha resolt el problema de la gamma de creuer insuficient de vehicles d'energia nova, i l'aplicació de mòduls de càrrega d'alta potència ha reduït molt el temps de càrrega, accelerant així la penetració de vehicles d'energia nova i la construcció de piles de càrrega de suport. . En el futur, s'espera que la integració i l'aprofundiment de l'aplicació de tecnologies com ara l'emmagatzematge òptic i la integració de càrrega i la integració de la xarxa de vehicles V2G acceleraran encara més la penetració de noves indústries energètiques i la popularització del consum.

4. Panorama de la competència de la indústria: la indústria dels mòduls de càrrega és totalment competitiva i l'espai del mercat de productes és gran.

El mòdul de càrrega és el component bàsic de les piles de càrrega de CC. Amb l'augment de la taxa de penetració de vehicles d'energia nova a tot el món, els consumidors estan cada cop més inquiets per l'abast de càrrega i la comoditat de càrrega. La demanda del mercat de piles de càrrega ràpida de CC ha esclatat i el mercat d'operacions de piles de càrrega domèstica ha crescut des dels primers dies, la xarxa estatal va ser la principal força en el desenvolupament diversificat. Van sorgir ràpidament una sèrie d'operadors de capital social amb capacitats de fabricació i operació d'equips de pila de càrrega. Els fabricants de mòduls de càrrega nacionals van continuar ampliant la seva escala de producció i vendes per a la construcció de piles de càrrega de suport i la seva competitivitat global es va continuar reforçant. .

Actualment, després d'anys d'iteració de productes i desenvolupament de mòduls de càrrega, la competència del sector és suficient. Els productes principals es desenvolupen en la direcció d'alta tensió i alta densitat de potència, i l'espai del mercat de productes és gran. Les empreses del sector obtenen principalment una quota de mercat i uns nivells de beneficis més elevats millorant contínuament la topologia del producte, els algorismes de control, l'optimització del maquinari i els sistemes de producció, etc.

5. Tendències de desenvolupament dels mòduls de càrrega ev

A mesura que els mòduls de càrrega donen lloc a una gran demanda del mercat, la tecnologia continua desenvolupant-se cap a una alta densitat de potència, un ampli rang de tensió i una alta eficiència de conversió.

1) Canvi impulsat per polítiques a impulsat per la demanda

Per tal de donar suport i promoure el desenvolupament de vehicles energètics nous, la construcció de piles de càrrega va ser liderada principalment pel govern en una fase inicial i va guiar gradualment el desenvolupament de la indústria cap a un model de conducció endògena mitjançant el suport polític. Des del 2021, el ràpid desenvolupament de vehicles de nova energia ha imposat grans exigències a la construcció d'instal·lacions de suport i piles de càrrega. La indústria de la pila de recàrrega està completant la transformació d'impulsada per polítiques a impulsada per la demanda.

Davant l'augment del nombre de vehicles d'energia nova, a més d'augmentar la densitat de la disposició de la pila de càrrega, el temps de càrrega s'ha d'escurçar encara més. Les piles de càrrega de CC tenen velocitats de càrrega més ràpides i temps de càrrega més curts, que són més adequades per a les necessitats de càrrega temporals i d'emergència dels usuaris de vehicles elèctrics, i poden resoldre eficaçment els problemes d'ansietat de la gamma de vehicles elèctrics i l'ansietat de càrrega. Per tant, en els darrers anys, l'escala del mercat de la càrrega ràpida de corrent continu en piles de càrrega de nova construcció, especialment piles de càrrega públiques, ha crescut ràpidament i s'ha convertit en una tendència general a moltes ciutats principals de la Xina.

En resum, d'una banda, a mesura que el nombre de vehicles d'energia nova continua creixent, la construcció de suport de piles de càrrega s'ha de millorar contínuament. D'altra banda, els usuaris de vehicles elèctrics generalment persegueixen la càrrega ràpida de CC. Les piles de càrrega de CC s'han convertit en la tendència principal i els mòduls de càrrega també han entrat a la demanda. Una etapa de desenvolupament en què l'atracció és el principal motor.

(2) Alta densitat de potència, ampli rang de tensió, alta eficiència de conversió

L'anomenada càrrega ràpida significa una gran potència de càrrega. Per tant, sota la creixent demanda de càrrega ràpida, els mòduls de càrrega continuen desenvolupant-se en la direcció de l'alta potència. L'alta potència de la pila de càrrega s'aconsegueix de dues maneres. Un és connectar diversos mòduls de càrrega en paral·lel per aconseguir la superposició de potència; l'altre és augmentar la potència única del mòdul de càrrega. A partir de les necessitats tècniques d'augmentar la densitat de potència, reduir l'espai i reduir la complexitat de l'arquitectura elèctrica, augmentar la potència d'un mòdul de càrrega únic és una tendència de desenvolupament a llarg termini. Els mòduls de càrrega del meu país han passat per tres generacions de desenvolupament, des de la primera generació de 7,5 kW fins a la segona generació de 15/20 kW, i ara es troben en el període de conversió de la segona generació a la tercera generació de 30/40 kW. Els mòduls de càrrega d'alta potència s'han convertit en el corrent principal del mercat. Al mateix temps, basant-se en el principi de disseny de la miniaturització, la densitat de potència dels mòduls de càrrega també ha augmentat simultàniament amb l'augment del nivell de potència.

Hi ha dues vies per aconseguir una càrrega ràpida de CC de nivell de potència més alt: augmentar la tensió i augmentar el corrent. La solució de càrrega d'alta corrent va ser adoptada per primera vegada per Tesla. L'avantatge és que el cost de l'optimització dels components és més baix, però un corrent elevat comportarà una major pèrdua de calor i uns alts requisits per a la dissipació de calor, i els cables més gruixuts redueixen la comoditat i promouen en menor mesura. La solució d'alta tensió és augmentar la tensió de funcionament màxima del mòdul de càrrega. Actualment és un model d'ús habitual pels fabricants d'automòbils. Pot tenir en compte els avantatges de reduir el consum d'energia, millorar la durada de la bateria, reduir el pes i estalviar espai. La solució d'alta tensió requereix que els vehicles elèctrics estiguin equipats amb una plataforma d'alta tensió per suportar aplicacions de càrrega ràpida. Actualment, la solució de càrrega ràpida que utilitzen habitualment les empreses d'automòbils és la plataforma d'alta tensió de 400 V. Amb la investigació i l'aplicació de la plataforma de tensió de 800 V, el nivell de tensió del mòdul de càrrega es millorarà encara més.

La millora de l'eficiència de conversió és un indicador tècnic que els mòduls de càrrega sempre persegueixen. La millora de l'eficiència de conversió significa una major eficiència de càrrega i menors pèrdues. Actualment, l'eficiència màxima màxima dels mòduls de càrrega és generalment del 95% ~ 96%. En el futur, amb el desenvolupament de components electrònics com ara dispositius d'alimentació de tercera generació i la tensió de sortida dels mòduls de càrrega que es mourà cap a 800V o fins i tot 1000V, l'eficiència de conversió es millorarà encara més.

(3) El valor dels mòduls de càrrega ev augmenta

El mòdul de càrrega és el component bàsic de la pila de càrrega de CC, que representa aproximadament el 50% del cost del maquinari de la pila de càrrega. La millora de l'eficiència de càrrega en el futur depèn principalment de la millora del rendiment dels mòduls de càrrega. D'una banda, més mòduls de càrrega connectats en paral·lel augmentaran directament el valor del mòdul de càrrega; d'altra banda, la millora del nivell de potència i la densitat de potència del mòdul de càrrega únic depèn del disseny optimitzat dels circuits de maquinari i programari de control, així com de la tecnologia dels components clau. Avenços, aquestes són tecnologies clau per millorar la potència de tota la pila de càrrega, cosa que augmentarà encara més el valor del mòdul de càrrega.

6. Barreres tècniques en la indústria dels mòduls de càrrega d'energia ev

La tecnologia d'alimentació és una assignatura interdisciplinària que integra tecnologia de topologia de circuits, tecnologia digital, tecnologia magnètica, tecnologia de components, tecnologia de semiconductors i tecnologia de disseny tèrmic. És una indústria intensiva en tecnologia. Com a cor de la pila de càrrega de CC, el mòdul de càrrega determina directament l'eficiència de càrrega, l'estabilitat operativa, la seguretat i la fiabilitat de la pila de càrrega, i la seva importància i valor són excepcionals. Un producte requereix una gran inversió de recursos i professionals, des de la recerca i desenvolupament tecnològic fins a l'aplicació terminal. Com seleccionar els components electrònics i la disposició, l'actualització i la iteració de l'algoritme de programari, la comprensió precisa dels escenaris d'aplicació i les capacitats de la plataforma de proves i control de qualitat madures afectaran la qualitat i l'estabilitat del producte tenen un impacte directe. És difícil que els nous entrants a la indústria acumulin diverses tecnologies, personal i dades d'escenaris d'aplicació en un curt període de temps, i tenen barreres tècniques elevades.