Uusi energiankulutuksen ajoneuvojen latausmoduuliteollisuuden kehitysmahdollisuuksien trendi

1. Yleiskatsaus latausmoduuliteollisuuden kehitykseen

Latausmoduulit ovat uusien energialähteiden DC-latauspaalujen ydin. Kiinan uusien energialähteiden yleistymisen ja omistuksen kasvaessa latauspaalujen kysyntä kasvaa. Uusien energialähteiden ajoneuvojen lataus jaetaan hitaaseen AC-lataukseen ja nopeaan DC-lataukseen. DC-pikalataus on ominaisuuksiltaan korkeajännitteinen, tehokas ja nopea lataus. Markkinoiden pyrkiessä lataustehokkuuteen DC-pikalatauspaalujen ja -moduulien markkinat kasvavat edelleen.

2. Sähköautojen latausmoduuliteollisuuden tekninen taso ja ominaisuudet

Uudella energiankulutuksen ajoneuvojen latauspaalujen ev-laturimoduuliteollisuudella on tällä hetkellä teknisiä ominaisuuksia, kuten yhden moduulin suuri teho, korkea taajuus, pienentäminen, korkea muuntotehokkuus ja laaja jännitealue.

Yksittäisen moduulin tehon osalta uusien energian latauspaalujen latausmoduuliteollisuus on kokenut valtavirran tuotekehityksen 7,5 kW:lla vuonna 2014, vakiovirralla 20 A ja 15 kW:lla vuonna 2015 ja vakioteholla 25 A ja 15 kW:lla vuonna 2016. Nykyiset valtavirran latausmoduulit ovat 20 kW ja 30 kW. Yksittäisen moduulin ratkaisut ja muuntaminen 40 kW:n uusiin energian latauspaalujen virransyöttöyksittäisen moduulin ratkaisuihin. Suuritehoisista latausmoduuleista on tullut tulevaisuuden markkinoiden kehitystrendi.

Lähtöjännitteen osalta State Grid julkaisi vuoden 2017 version "Sähköajoneuvojen latauslaitteiden toimittajien pätevyys- ja kyvykkyystestausstandardeista", joiden mukaan tasavirtalatureiden lähtöjännitealue on 200–750 V ja vakiojännite kattaa vähintään alueet 400–500 V ja 600–750 V. Siksi kaikki moduulivalmistajat suunnittelevat yleensä moduuleja 200–750 V:lle ja täyttävät vakiotehovaatimukset. Sähköajoneuvojen toimintasäteen kasvaessa ja uusien energiankulutuksen omaavien ajoneuvojen käyttäjien kysynnän lyhentää latausaikaa, teollisuus on ehdottanut 800 V:n supernopeaa latausarkkitehtuuria, ja jotkut yritykset ovat toteuttaneet tasavirtalatauspaalujen latausmoduuleja, joiden lähtöjännitealue on laaja, 200–1000 V.

Latausmoduulien suurtaajuus- ja miniatyrisoinnin osalta uusien energianlatauspaaluvirtalähteiden yksittäisten moduulien teho on kasvanut, mutta sen tilavuutta ei voida laajentaa suhteessa. Siksi kytkentätaajuuden lisäämisestä ja magneettisten komponenttien integroinnista on tullut tärkeä keino tehotiheyden lisäämiseksi.

Latausmoduulien hyötysuhteen osalta uuden energian latauspaalujen latausmoduuliteollisuuden suurimpien yritysten huipputehokkuus on yleensä 95–96 %. Tulevaisuudessa elektronisten komponenttien, kuten kolmannen sukupolven teholaitteiden, kehittymisen ja 800 V:n tai jopa korkeamman jännitteen omaavien sähköajoneuvojen yleistymisen myötä alan odotetaan tuovan markkinoille tuotteita, joiden huipputehokkuus on yli 98 %. Korkeajännitealustalla varustetun alan odotetaan tuovan markkinoille tuotteita, joiden huipputehokkuus on yli 98 %.

Latausmoduulien tehotiheyden kasvaessa myös lämmönpoisto-ongelmat kasvavat. Latausmoduulien lämmönpoiston osalta alan nykyinen lämmönpoistomenetelmä on pakotettu ilmajäähdytys, ja on olemassa myös menetelmiä, kuten suljetut kylmäilmakanavat ja vesijäähdytys. Ilmajäähdytyksen etuna on edullinen ja yksinkertainen rakenne. Lämmönpoistopaineen kasvaessa ilmajäähdytyksen rajallinen lämmönpoistokapasiteetti ja korkea melutaso kuitenkin tulevat entistä ilmeisemmiksi. Latausmoduulin ja pistoolilinjan varustamisesta nestejäähdytyksellä on tullut merkittävä tekninen ratkaisu.

3. Teknologinen kehitys kiihdyttää uusien energiateollisuuden alojen kehitysmahdollisuuksia

Viime vuosina uusi energiateollisuuden teknologia on jatkanut edistymistään ja läpimurtojaan, ja sen yleistyminen on edistänyt latausmoduuliteollisuuden jatkuvaa kehitystä. Akkujen energiatiheyden merkittävä kasvu on ratkaissut uusien energiaajoneuvojen riittämättömän toimintasäteen ongelman, ja suuritehoisten latausmoduulien käyttöönotto on lyhentänyt latausaikaa huomattavasti, mikä on nopeuttanut uusien energiaajoneuvojen yleistymistä ja latauspaalujen rakentamista. Tulevaisuudessa teknologioiden, kuten optisen tallennuksen ja latausintegraation sekä V2G-ajoneuvoverkkojen integroinnin, integroinnin ja syvenevän soveltamisen odotetaan entisestään nopeuttavan uusien energia-alojen yleistymistä ja kulutuksen yleistymistä.

4. Kilpailutilanne toimialalla: Latausmoduulien toimiala on täysin kilpailtu ja tuotemarkkinat ovat laajat.

Latausmoduuli on DC-latauspaalujen ydinosa. Uusien energiaajoneuvojen yleistyessä ympäri maailmaa kuluttajat ovat yhä huolissaan latausalueesta ja latauksen helppoudesta. DC-pikalatauspaalujen markkinakysyntä on räjähtänyt, ja kotimaisten latauspaalujen operointimarkkinat ovat kasvaneet. Alkuaikoina State Grid oli monipuolisen kehityksen päävoima. Useita sosiaalisen pääoman toimijoita, joilla oli sekä latauspaalulaitteiden valmistus- että operointikykyä, syntyi nopeasti. Kotimaiset latausmoduulien valmistajat jatkoivat tuotanto- ja myyntilaajuutensa laajentamista tukevien latauspaalujen rakentamiseksi, ja heidän kokonaisvaltainen kilpailukykynsä vahvistui edelleen.

Tällä hetkellä, vuosien tuotekehityksen ja latausmoduulien kehityksen jälkeen, alan kilpailu on riittävää. Valtavirran tuotteet kehittyvät korkeajännitteisten ja suuren tehotiheyden suuntaan, ja tuotemarkkinat ovat laajat. Alan yritykset saavuttavat korkeampia markkinaosuuksia ja voittotasoja pääasiassa parantamalla jatkuvasti tuotetopologiaa, ohjausalgoritmeja, optimoimalla laitteistoa ja tuotantojärjestelmiä jne.

5. Sähköautojen latausmoduulien kehitystrendit

Latausmoduulien valtavan markkinakysynnän myötä teknologia kehittyy edelleen kohti suurta tehotiheyttä, laajaa jännitealuetta ja korkeaa muuntotehokkuutta.

1) Politiikkalähtöinen siirtyminen kysyntälähtöiseen

Uusien energiakulkuneuvojen kehityksen tukemiseksi ja edistämiseksi panostuspaalujen rakentamista johti alkuvaiheessa pääasiassa hallitus, ja se ohjasi vähitellen alan kehitystä kohti endogeenistä ajomallia poliittisen tuen avulla. Vuodesta 2021 lähtien uusien energiakulkuneuvojen nopea kehitys on asettanut valtavia vaatimuksia tukirakenteiden ja panostuspaalujen rakentamiselle. Panostuspaaluala on viimeistelemässä muutosta politiikkalähtöisestä kysyntälähtöiseksi.

Uusien energiaajoneuvojen määrän kasvun myötä latauspisteiden tiheyden kasvattamisen lisäksi latausaikaa on lyhennettävä entisestään. Tasavirtalatauspisteillä on nopeampi latausnopeus ja lyhyempi latausaika, mikä sopii paremmin sähköajoneuvojen käyttäjien tilapäisiin ja hätälataustarpeisiin ja voi tehokkaasti ratkaista sähköajoneuvojen toimintasäteen ja latausahdistuksen aiheuttamat ongelmat. Siksi viime vuosina tasavirtalatauksen markkinaosuus uusissa latauspisteissä, erityisesti julkisissa latauspisteissä, on kasvanut nopeasti ja siitä on tullut valtavirtatrendi monissa Kiinan ydinkaupungeissa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että uusien energiaajoneuvojen määrän kasvaessa latauspilareiden tukirakenteita on jatkuvasti parannettava. Toisaalta sähköajoneuvojen käyttäjät yleisesti ottaen suosivat tasavirtapikalatausta. Tasavirtalatauspilareista on tullut valtavirtatrendi, ja myös latausmoduulit ovat tulleet kysynnän kohteeksi. Tämä on kehitysvaihe, jossa vetovoima on tärkein liikkeellepaneva voima.

(2) Suuri tehotiheys, laaja jännitealue, korkea muuntotehokkuus

Niin sanottu pikalataus tarkoittaa suurta lataustehoa. Siksi pikalatauksen kasvavan kysynnän vuoksi latausmoduulit kehittyvät jatkuvasti suuren tehon suuntaan. Latauspinon suuri teho saavutetaan kahdella tavalla. Toinen on kytkeä useita latausmoduuleja rinnakkain tehon superposition saavuttamiseksi; toinen on lisätä yksittäisen latausmoduulin tehoa. Tehotiheyden lisäämisen, tilan vähentämisen ja sähköisen arkkitehtuurin monimutkaisuuden teknisten tarpeiden perusteella yksittäisen latausmoduulin tehon lisääminen on pitkän aikavälin kehitystrendi. Kotimaani latausmoduulit ovat käyneet läpi kolmen sukupolven kehityksen, ensimmäisen sukupolven 7,5 kW:sta toisen sukupolven 15/20 kW:iin, ja ne ovat nyt siirtymävaiheessa toisesta sukupolvesta kolmannen sukupolven 30/40 kW:iin. Suuritehoisista latausmoduuleista on tullut markkinoiden valtavirtaa. Samaan aikaan miniatyrisoinnin suunnitteluperiaatteen mukaisesti latausmoduulien tehotiheys on myös kasvanut samanaikaisesti tehotason kasvun kanssa.

Korkeamman tehotason DC-pikalataukseen on kaksi tietä: jännitteen nostaminen ja virran nostaminen. Tesla otti ensimmäisenä käyttöön suurvirtalatausratkaisun. Etuna on, että komponenttien optimointikustannukset ovat alhaisemmat, mutta suuri virta tuo mukanaan suuremman lämpöhäviön ja korkeat lämmönpoistovaatimukset, ja paksummat johdot vähentävät mukavuutta ja edistävät sitä vähäisemmässä määrin. Suurjänniteratkaisu on latausmoduulin maksimikäyttöjännitteen nostaminen. Se on tällä hetkellä autonvalmistajien yleisesti käyttämä malli. Se voi ottaa huomioon energiankulutuksen vähentämisen, akun käyttöiän parantamisen, painon vähentämisen ja tilan säästämisen edut. Suurjänniteratkaisu edellyttää, että sähköajoneuvot on varustettu suurjännitealustalla pikalataussovellusten tukemiseksi. Tällä hetkellä autovalmistajien yleisesti käyttämä pikalatausratkaisu on 400 V:n suurjännitealusta. 800 V:n jännitealustan tutkimuksen ja soveltamisen myötä latausmoduulin jännitetasoa voidaan parantaa entisestään.

Muunnostehokkuuden parantaminen on tekninen indikaattori, jota latausmoduulit jatkuvasti tavoittelevat. Muunnostehokkuuden parantaminen tarkoittaa korkeampaa lataustehokkuutta ja pienempiä häviöitä. Tällä hetkellä latausmoduulien huipputehokkuus on yleensä 95–96 %. Tulevaisuudessa elektronisten komponenttien, kuten kolmannen sukupolven teholaitteiden, kehittyessä ja latausmoduulien lähtöjännitteen siirtyessä kohti 800 V:ia tai jopa 1000 V:ia, muunnostehokkuus paranee entisestään.

(3) Sähköautojen latausmoduulien arvo kasvaa

Latausmoduuli on DC-latauspinon ydinosa ja muodostaa noin 50 % latauspinon laitteistokustannuksista. Lataustehokkuuden paraneminen tulevaisuudessa riippuu pääasiassa latausmoduulien suorituskyvyn parantamisesta. Toisaalta useammat rinnakkain kytketyt latausmoduulit lisäävät suoraan latausmoduulin arvoa; toisaalta yksittäisen latausmoduulin tehotason ja tehotiheyden paraneminen riippuu laitteistopiirien ja ohjausohjelmistojen optimoidusta suunnittelusta sekä keskeisten komponenttien teknologiasta. Läpimurrot ovat keskeisiä teknologioita koko latauspinon tehon parantamiseksi, mikä lisää entisestään latausmoduulin arvoa.

6. Tekniset esteet sähköautojen latausmoduuliteollisuudessa

Virtalähdetekniikka on monitieteinen aihe, joka yhdistää piirien topologiatekniikan, digitaalitekniikan, magneettitekniikan, komponenttitekniikan, puolijohdetekniikan ja lämpösuunnittelutekniikan. Se on teknologiaintensiivinen teollisuudenala. DC-latauspinon sydämenä latausmoduuli määrittää suoraan latauspinon lataustehokkuuden, toiminnan vakauden, turvallisuuden ja luotettavuuden, ja sen merkitys ja arvo ovat merkittäviä. Tuote vaatii suuria resursseja ja ammattilaisia ​​teknologian tutkimuksesta ja kehityksestä päätelaitteisiin. Elektronisten komponenttien ja asettelun valinta, ohjelmistoalgoritmien päivitys ja iterointi, sovellusskenaarioiden tarkka ymmärtäminen sekä kypsän laadunvalvonta- ja testausalustan ominaisuudet vaikuttavat kaikki suoraan tuotteen laatuun ja vakauteen. Alan uusien tulokkaiden on vaikea kerätä erilaisia ​​teknologioita, henkilöstöä ja sovellusskenaarioita koskevia tietoja lyhyessä ajassa, ja heillä on korkeat tekniset esteet.