Trend rozvoje nových průmyslových nabíjecích modulů pro energetické vozy

1. Přehled vývoje průmyslu nabíjecích modulů

Nabíjecí moduly jsou jádrem stejnosměrných nabíjecích hromad pro nová energetická vozidla. Vzhledem k tomu, že míra penetrace a vlastnictví nových energetických vozidel v Číně stále roste, poptávka po nabíjecích hromadách roste. Nové nabíjení energetických vozidel je rozděleno na AC pomalé nabíjení a DC rychlé nabíjení. DC rychlé nabíjení má vlastnosti vysokého napětí, vysokého výkonu a rychlého nabíjení. Vzhledem k tomu, že trh usiluje o účinnost nabíjení, tržní rozsah stejnosměrných rychlonabíjecích hromad a nabíjecích modulů se stále rozšiřuje. .

2. Technická úroveň a charakteristika průmyslu nabíjecích modulů ev

Nový průmysl nabíjecích modulů pro nabíjení energetických vozidel má v současné době technické vlastnosti, jako je jeden modul s vysokým výkonem, vysokou frekvencí, miniaturizací, vysokou účinností konverze a širokým rozsahem napětí.

Pokud jde o výkon jednoho modulu, nový průmysl nabíjecích modulů pro nabíjení energie zaznamenal v roce 2014 vývoj hlavního proudu 7,5 kW, konstantní proud 20 A a 15 kW v roce 2015 a konstantní výkon 25 A a 15 kW v roce 2016. Současné nabíjecí moduly pro běžné aplikace jsou 20kW a 30kW. Jednomodulová řešení a přeměna na 40kW nová energetická nabíjecí řešení s jedním modulem. Vysoce výkonné nabíjecí moduly se staly trendem rozvoje trhu v budoucnosti.

Pokud jde o výstupní napětí, Státní síť vydala verzi 2017 „Normy pro ověřování způsobilosti a způsobilosti pro dodavatele nabíjecích zařízení pro elektrická vozidla“, v níž se uvádí, že rozsah výstupního napětí stejnosměrných nabíječek je 200–750 V a konstantní napájecí napětí pokrývá min. rozsahy 400-500V a 600-750V. Proto všichni výrobci modulů obecně navrhují moduly pro 200-750V a splňují požadavky na konstantní výkon. S rostoucím cestovním dosahem elektrických vozidel a požadavkem uživatelů nových energetických vozidel na zkrácení doby nabíjení navrhl průmysl superrychlou architekturu nabíjení 800 V a některé společnosti realizovaly dodávku stejnosměrných nabíjecích modulů se širokým rozsah výstupního napětí 200-1000V. .

Z hlediska vysokofrekvenčního a miniaturizace nabíjecích modulů se zvýšil výkon jednostrojových modulů nových energetických nabíjecích hromadových zdrojů, ale jeho objem nelze úměrně rozšířit. Proto se zvýšení spínací frekvence a integrace magnetických komponent staly důležitými prostředky pro zvýšení hustoty výkonu.

Pokud jde o účinnost nabíjecích modulů, velké společnosti v odvětví nových nabíjecích modulů s nabíjecími hromadami mají obecně maximální špičkovou účinnost 95 % až 96 %. V budoucnu, s vývojem elektronických součástek, jako jsou výkonová zařízení třetí generace, a popularizací elektrických vozidel s napětím 800 V nebo dokonce vyšším S vysokonapěťovou platformou se očekává, že průmysl představí produkty se špičkovou účinností více než 98 % .

Jak se zvyšuje hustota výkonu nabíjecích modulů, přináší to také větší problémy s odvodem tepla. Pokud jde o odvod tepla nabíjecích modulů, současnou hlavní metodou odvodu tepla v průmyslu je nucené chlazení vzduchem a existují také metody, jako jsou uzavřené kanály studeného vzduchu a vodní chlazení. Vzduchové chlazení má výhody nízké ceny a jednoduché konstrukce. Jak se však tlak rozptylu tepla dále zvyšuje, dále se projeví nevýhody omezené kapacity odvodu tepla vzduchového chlazení a vysoké hlučnosti. Hlavním řešením se stalo vybavení nabíjecího modulu a vedení pistole kapalinovým chlazením. technický směr.

3. Technologický pokrok urychluje rozvojové příležitosti pronikání nového energetického průmyslu

V posledních letech nová technologie energetického průmyslu pokračovala v pokroku a průlomech a zvýšení míry penetrace podpořilo nepřetržitý rozvoj odvětví upstream nabíjecích modulů. Výrazné zvýšení hustoty energie baterie vyřešilo problém nedostatečného cestovního dojezdu nových energetických vozidel a aplikace vysoce výkonných nabíjecích modulů výrazně zkrátila dobu nabíjení, čímž se urychlila penetrace nových energetických vozidel a výstavba nosných nabíjecích pilotů. . V budoucnu se očekává, že integrace a prohloubení aplikace technologií, jako je integrace optických úložišť a nabíjení a integrace automobilové sítě V2G, dále urychlí pronikání do nových energetických odvětví a popularizaci spotřeby.

4. Konkurenční prostředí: Odvětví nabíjecích modulů je plně konkurenceschopné a prostor na trhu produktů je velký.

Nabíjecí modul je hlavní součástí stejnosměrných nabíjecích pilot. S rostoucí mírou rozšíření nových energetických vozidel po celém světě jsou spotřebitelé stále více znepokojeni dojezdem nabíjení a pohodlím nabíjení. Poptávka po stejnosměrném rychlém nabíjení nabíjecích hromadách explodovala a trh provozování domácích nabíječek rostl od roku V prvních dnech byla hlavní silou diverzifikovaného rozvoje státní síť. Rychle se objevila řada operátorů sociálního kapitálu s výrobními i provozními schopnostmi nabíjecích hromad. Tuzemští výrobci nabíjecích modulů pokračovali v rozšiřování výrobního a prodejního rozsahu pro stavbu nosných nabíjecích pilot a nadále se posilovala jejich komplexní konkurenceschopnost. .

V současnosti, po letech iterace produktů a vývoje nabíjecích modulů, je konkurence v oboru dostatečná. Hlavní produkty se vyvíjejí směrem k vysokému napětí a vysoké hustotě výkonu a prostor na trhu produktů je velký. Podniky v tomto odvětví získávají především vyšší podíl na trhu a úrovně zisku neustálým zlepšováním topologie produktů, řídicích algoritmů, optimalizací hardwaru a výrobních systémů atd.

5. Vývojové trendy nabíjecích modulů ev

Jak nabíjecí moduly ohlašují obrovskou poptávku na trhu, technologie se neustále vyvíjí směrem k vysoké hustotě výkonu, širokému rozsahu napětí a vysoké účinnosti konverze.

1) Posun řízený politikou k řízenému poptávkou

Za účelem podpory a propagace vývoje nových energetických vozidel byla výstavba nabíjecích pilotů v rané fázi vedena hlavně vládou a postupně vedla vývoj odvětví směrem k endogennímu hnacímu modelu prostřednictvím politické podpory. Od roku 2021 klade rychlý vývoj nových energetických vozidel obrovské nároky na výstavbu podpůrných zařízení a nabíjecích pilotů. Odvětví nabíjecích hromad dokončuje transformaci z řízeného politikou na řízenou poptávkou.

Tváří v tvář rostoucímu počtu nových energetických vozidel musí být kromě zvýšení hustoty rozmístění nabíjecích hromad dále zkrácena doba nabíjení. Nabíjecí hromady stejnosměrného proudu mají rychlejší nabíjecí rychlosti a kratší doby nabíjení, které jsou vhodnější pro potřeby dočasného a nouzového nabíjení uživatelů elektrických vozidel a mohou účinně řešit problémy s úzkostí z dojezdu elektrických vozidel a úzkostí z nabíjení. Proto se v posledních letech tržní rozsah rychlonabíjení stejnosměrným proudem v nově vybudovaných nabíjecích hromadách, zejména veřejných nabíjecích hromadách, rychle rozrostl a stal se hlavním trendem v mnoha hlavních městech v Číně.

Suma sumárum, na jedné straně, jak stále roste počet nových energetických vozidel, je třeba neustále zlepšovat nosnou konstrukci nabíjecích pilot. Na druhou stranu uživatelé elektrických vozidel obecně sledují rychlé nabíjení DC. Hlavním trendem se staly stejnosměrné nabíjecí hromady a do poptávky vstoupily také nabíjecí moduly. Stádium vývoje, ve kterém je hlavní hnací silou tah.

(2) Vysoká hustota výkonu, široký rozsah napětí, vysoká účinnost konverze

Takzvané rychlé nabíjení znamená vysoký nabíjecí výkon. Proto se pod rostoucí poptávkou po rychlém nabíjení nabíjecí moduly nadále vyvíjejí směrem k vysokému výkonu. Vysokého výkonu nabíjecí hromady je dosaženo dvěma způsoby. Jedním z nich je paralelní připojení více nabíjecích modulů k dosažení superpozice výkonu; druhým je zvýšení jednoho výkonu nabíjecího modulu. Na základě technických potřeb zvýšení hustoty výkonu, zmenšení prostoru a snížení složitosti elektrické architektury je zvyšování výkonu jednoho nabíjecího modulu dlouhodobým vývojovým trendem. Nabíjecí moduly v mé zemi prošly třemi generacemi vývoje, od první generace 7,5 kW po druhou generaci 15/20 kW, a nyní jsou v přechodném období z druhé generace na třetí generaci 30/40 kW. Vysoce výkonné nabíjecí moduly se staly hlavním proudem trhu. Zároveň se na základě konstrukčního principu miniaturizace zvýšila také hustota výkonu nabíjecích modulů současně se zvýšením úrovně výkonu.

Existují dva způsoby, jak dosáhnout vyšší úrovně výkonu DC rychlého nabíjení: zvýšení napětí a zvýšení proudu. Řešení vysokoproudého nabíjení jako první přijala Tesla. Výhodou je, že náklady na optimalizaci komponent jsou nižší, ale vysoký proud přinese vyšší tepelné ztráty a vysoké požadavky na odvod tepla a tlustší dráty snižují pohodlí a podporují V menší míře. Vysokonapěťovým řešením je zvýšení maximálního provozního napětí nabíjecího modulu. V současnosti jde o běžně používaný model automobilkami. Může vzít v úvahu výhody snížení spotřeby energie, zlepšení životnosti baterie, snížení hmotnosti a úspory místa. Vysokonapěťové řešení vyžaduje, aby byla elektrická vozidla vybavena vysokonapěťovou platformou pro podporu aplikací rychlého nabíjení. V současnosti je rychlonabíjecím řešením běžně používaným automobilkami vysokonapěťová platforma 400V. S výzkumem a aplikací napěťové platformy 800V bude úroveň napětí nabíjecího modulu dále zlepšena.

Zlepšení účinnosti přeměny je technickým ukazatelem, který nabíjecí moduly vždy sledují. Zlepšení účinnosti konverze znamená vyšší účinnost nabíjení a nižší ztráty. V současnosti je maximální špičková účinnost nabíjecích modulů obecně 95%~96%. V budoucnu, s vývojem elektronických součástek, jako jsou výkonová zařízení třetí generace a výstupní napětí nabíjecích modulů pohybující se směrem k 800 V nebo dokonce 1000 V, se účinnost konverze dále zlepší.

(3) Zvyšuje se hodnota nabíjecích modulů ev

Nabíjecí modul je hlavní součástí stejnosměrné nabíjecí hromady, která představuje asi 50 % hardwarových nákladů nabíjecí hromady. Zlepšení účinnosti nabíjení v budoucnu závisí především na zlepšení výkonu nabíjecích modulů. Na jedné straně více paralelně zapojených nabíjecích modulů přímo zvýší hodnotu nabíjecího modulu; na druhé straně zlepšení úrovně výkonu a hustoty výkonu jednoho nabíjecího modulu závisí na optimalizovaném návrhu hardwarových obvodů a řídicího softwaru a také na technologii klíčových komponent. Průlomy, to jsou klíčové technologie pro zlepšení výkonu celé nabíjecí hromady, což dále zvýší hodnotu nabíjecího modulu.

6. Technické bariéry v průmyslu modulů nabíjení elektrické energie

Technologie napájení je interdisciplinární předmět, který integruje technologii topologie obvodů, digitální technologii, magnetickou technologii, technologii součástek, polovodičovou technologii a technologii tepelného návrhu. Je to technologicky náročné odvětví. Jako srdce stejnosměrné nabíjecí hromady nabíjecí modul přímo určuje účinnost nabíjení, provozní stabilitu, bezpečnost a spolehlivost nabíjecí hromady a její význam a hodnota jsou výjimečné. Produkt vyžaduje velké investice zdrojů a odborníků od technologického výzkumu a vývoje až po terminálové aplikace. Jak vybrat elektronické součástky a rozvržení, upgrade a iterace softwarových algoritmů, přesné pochopení aplikačních scénářů a vyspělé možnosti platformy kontroly kvality a testování, to vše ovlivní kvalitu a stabilitu produktu. Pro nové účastníky v tomto odvětví je obtížné shromáždit různé technologie, personál a data aplikačních scénářů v krátkém časovém období a mají vysoké technické překážky.