Tendance des opportunités de développement de l’industrie des modules de recharge de véhicules à énergie nouvelle

1. Aperçu du développement de l’industrie des modules de charge

Les modules de recharge constituent le cœur des piles de recharge CC pour les véhicules à énergie nouvelle. Alors que le taux de pénétration et la possession de véhicules à énergies nouvelles en Chine continuent d'augmenter, la demande de bornes de recharge augmente. La recharge des véhicules à énergie nouvelle est divisée en charge lente AC et charge rapide DC. La charge rapide CC présente les caractéristiques de haute tension, de puissance élevée et de charge rapide. Alors que le marché recherche l’efficacité de la charge, l’échelle du marché des piles de charge rapide CC et des modules de charge continue de s’étendre. .

2. Niveau technique et caractéristiques de l’industrie des modules de recharge pour véhicules électriques

L'industrie des modules de chargeur ev de pile de chargement de véhicules à énergie nouvelle présente actuellement des caractéristiques techniques telles qu'un module unique haute puissance, haute fréquence, miniaturisation, efficacité de conversion élevée et large plage de tension.

En termes de puissance d'un seul module, l'industrie des modules de charge de pile de nouvelle énergie a connu le développement de produits grand public de 7,5 kW en 2014, un courant constant de 20 A et 15 kW en 2015 et une puissance constante de 25 A et 15 kW en 2016. Les modules de charge d'application grand public actuels sont 20 kW et 30 kW. Solutions à module unique et conversion vers des solutions à module unique d'alimentation électrique à pile de charge de nouvelle énergie de 40 kW. Les modules de charge haute puissance sont devenus une tendance de développement du marché à l'avenir.

En termes de tension de sortie, State Grid a publié la version 2017 des « Normes de qualification et de vérification d'aptitude pour les fournisseurs d'équipements de recharge de véhicules électriques » indiquant que la plage de tension de sortie des chargeurs CC est de 200 à 750 V et que la tension d'alimentation constante couvre au moins les gammes 400-500V et 600-750V. Par conséquent, tous les fabricants de modules conçoivent généralement des modules pour 200-750 V et répondent à des exigences de puissance constantes. Avec l'augmentation de l'autonomie de croisière des véhicules électriques et la demande des utilisateurs de véhicules à énergie nouvelle de réduire le temps de charge, l'industrie a proposé une architecture de charge ultra rapide de 800 V, et certaines entreprises ont réalisé la fourniture de modules de charge à pile de charge CC avec une large plage de tension de sortie de 200 à 1 000 V. .

En termes de haute fréquence et de miniaturisation des modules de charge, la puissance des modules monomachine des nouvelles alimentations à pile de charge d'énergie a augmenté, mais son volume ne peut pas être augmenté proportionnellement. Par conséquent, l’augmentation de la fréquence de commutation et l’intégration de composants magnétiques sont devenues des moyens importants pour augmenter la densité de puissance.

En termes d'efficacité des modules de recharge, les grandes entreprises du secteur des modules de recharge pour piles de recharge d'énergie nouvelle ont généralement une efficacité maximale maximale de 95 % à 96 %. À l'avenir, avec le développement de composants électroniques tels que les appareils électriques de troisième génération et la popularisation des véhicules électriques de 800 V ou même plus. Avec une plate-forme haute tension, l'industrie devrait inaugurer des produits avec une efficacité maximale de plus de 98 %. .

À mesure que la densité de puissance des modules de charge augmente, cela entraîne également de plus grands problèmes de dissipation thermique. En termes de dissipation thermique des modules de charge, la méthode de dissipation thermique actuelle dans l'industrie est le refroidissement par air forcé, et il existe également des méthodes telles que les conduits d'air froid fermés et le refroidissement par eau. Le refroidissement par air présente les avantages d’un faible coût et d’une structure simple. Cependant, à mesure que la pression de dissipation thermique augmente encore, les inconvénients de la capacité limitée de dissipation thermique et du bruit élevé du refroidissement par air deviendront encore plus évidents. Equiper le module de charge et la ligne de pistolet d'un refroidissement liquide est devenu une solution majeure. direction technique.

3. Le progrès technologique accélère les opportunités de développement de la pénétration des nouvelles industries énergétiques

Ces dernières années, les nouvelles technologies de l'industrie énergétique ont continué de progresser et de faire des percées, et l'augmentation du taux de pénétration a favorisé le développement continu de l'industrie des modules de charge en amont. L'augmentation significative de la densité énergétique des batteries a résolu le problème de l'autonomie de croisière insuffisante des véhicules à énergie nouvelle, et l'application de modules de charge haute puissance a considérablement réduit le temps de charge, accélérant ainsi la pénétration des véhicules à énergie nouvelle et la construction de piles de chargement de support. . À l'avenir, l'intégration et l'application approfondie de technologies telles que le stockage optique et l'intégration de la recharge ainsi que l'intégration des réseaux de véhicules V2G devraient accélérer encore la pénétration des nouvelles industries énergétiques et la vulgarisation de la consommation.

4. Paysage de la concurrence industrielle : L’industrie des modules de charge est pleinement compétitive et l’espace du marché des produits est vaste.

Le module de charge est le composant central des piles de charge CC. Avec l’augmentation du taux de pénétration des véhicules à énergies nouvelles dans le monde, les consommateurs sont de plus en plus soucieux de l’autonomie et de la commodité de recharge. La demande du marché pour les piles de recharge rapide à courant continu a explosé et le marché national de l'exploitation des piles de recharge s'est développé. Au début, State Grid était la principale force de développement diversifié. Un certain nombre d’opérateurs de capital social dotés à la fois de capacités de fabrication et d’exploitation d’équipements de recharge ont émergé rapidement. Les fabricants nationaux de modules de recharge ont continué à étendre leur production et leurs ventes pour la construction de piles de support, et leur compétitivité globale a continué de se renforcer. .

À l’heure actuelle, après des années d’itération de produits et de développement de modules de recharge, la concurrence industrielle est suffisante. Les produits grand public évoluent dans le sens d'une haute tension et d'une densité de puissance élevée, et l'espace du marché des produits est vaste. Les entreprises du secteur obtiennent principalement des parts de marché et des niveaux de bénéfices plus élevés en améliorant continuellement la topologie des produits, les algorithmes de contrôle, l’optimisation du matériel et des systèmes de production, etc.

5. Tendances de développement des modules de recharge pour véhicules électriques

Alors que les modules de charge suscitent une demande énorme sur le marché, la technologie continue d'évoluer vers une densité de puissance élevée, une large plage de tension et une efficacité de conversion élevée.

1) Transition motivée par les politiques vers une approche axée sur la demande

Afin de soutenir et de promouvoir le développement de véhicules à énergie nouvelle, la construction de bornes de recharge a été principalement dirigée par le gouvernement au début et a progressivement orienté le développement de l'industrie vers un modèle de conduite endogène grâce à un soutien politique. Depuis 2021, le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle a imposé d’énormes exigences en matière de construction d’installations de support et de bornes de recharge. L’industrie des piles de recharge achève sa transformation d’une approche axée sur les politiques vers une approche axée sur la demande.

Face au nombre croissant de véhicules à énergies nouvelles, en plus d'augmenter la densité de la disposition des bornes de recharge, les temps de recharge doivent être encore raccourcis. Les piles de charge CC ont des vitesses de charge plus rapides et des temps de charge plus courts, qui sont plus adaptés aux besoins de charge temporaires et d'urgence des utilisateurs de véhicules électriques, et peuvent résoudre efficacement les problèmes d'anxiété d'autonomie et d'anxiété de charge des véhicules électriques. Par conséquent, ces dernières années, l’ampleur du marché de la recharge rapide CC dans les bornes de recharge nouvellement construites, en particulier les bornes de recharge publiques, a connu une croissance rapide et est devenue une tendance dominante dans de nombreuses villes centrales de Chine.

En résumé, d'une part, à mesure que le nombre de véhicules utilisant de nouvelles énergies continue de croître, la construction de supports des bornes de recharge doit être continuellement améliorée. D’un autre côté, les utilisateurs de véhicules électriques recherchent généralement une recharge rapide en courant continu. Les piles de recharge CC sont devenues la tendance dominante, et les modules de recharge sont également entrés dans la demande. Une étape de développement dans laquelle le pull est le principal moteur.

(2) Densité de puissance élevée, large plage de tension, efficacité de conversion élevée

La charge dite rapide signifie une puissance de charge élevée. Par conséquent, face à la demande croissante de charge rapide, les modules de charge continuent de se développer dans le sens d’une puissance élevée. La puissance élevée de la pile de chargement est obtenue de deux manières. La première consiste à connecter plusieurs modules de charge en parallèle pour obtenir une superposition de puissance ; l'autre consiste à augmenter la puissance unique du module de charge. Basée sur les besoins techniques d'augmentation de la densité de puissance, de réduction de l'espace et de réduction de la complexité de l'architecture électrique, l'augmentation de la puissance d'un seul module de charge est une tendance de développement à long terme. Les modules de charge de mon pays ont traversé trois générations de développement, de la première génération 7,5 kW à la deuxième génération 15/20 kW, et sont maintenant dans la période de conversion de la deuxième génération à la troisième génération 30/40 kW. Les modules de charge haute puissance sont devenus le courant dominant du marché. Dans le même temps, sur la base du principe de conception de miniaturisation, la densité de puissance des modules de charge a également augmenté simultanément avec l'augmentation du niveau de puissance.

Il existe deux manières d’obtenir une charge rapide CC d’un niveau de puissance plus élevé : augmenter la tension et augmenter le courant. La solution de recharge à courant élevé a été adoptée pour la première fois par Tesla. L'avantage est que le coût d'optimisation des composants est inférieur, mais un courant élevé entraînera une perte de chaleur plus élevée et des exigences élevées en matière de dissipation thermique, et des fils plus épais réduiront la commodité et favoriseront dans une moindre mesure. La solution haute tension consiste à augmenter la tension de fonctionnement maximale du module de charge. Il s’agit actuellement d’un modèle couramment utilisé par les constructeurs automobiles. Il peut prendre en compte les avantages de réduire la consommation d'énergie, d'améliorer la durée de vie de la batterie, de réduire le poids et d'économiser de l'espace. La solution haute tension nécessite que les véhicules électriques soient équipés d’une plate-forme haute tension pour prendre en charge les applications de charge rapide. Actuellement, la solution de recharge rapide couramment utilisée par les constructeurs automobiles est la plateforme haute tension 400 V. Avec la recherche et l'application de la plate-forme de tension 800 V, le niveau de tension du module de charge sera encore amélioré.

L'amélioration de l'efficacité de conversion est un indicateur technique que les modules de charge recherchent toujours. L'amélioration de l'efficacité de conversion signifie une efficacité de charge plus élevée et des pertes plus faibles. À l'heure actuelle, l'efficacité maximale des modules de charge est généralement de 95 % à 96 %. À l'avenir, avec le développement de composants électroniques tels que les appareils électriques de troisième génération et la tension de sortie des modules de charge évoluant vers 800 V, voire 1 000 V, l'efficacité de conversion sera encore améliorée.

(3) La valeur des modules de recharge EV augmente

Le module de charge est le composant principal de la pile de charge CC, représentant environ 50 % du coût matériel de la pile de charge. L’amélioration de l’efficacité de la recharge à l’avenir dépend principalement de l’amélioration des performances des modules de recharge. D'une part, davantage de modules de charge connectés en parallèle augmenteront directement la valeur du module de charge ; d'autre part, l'amélioration du niveau de puissance et de la densité de puissance d'un module de charge unique dépend de la conception optimisée des circuits matériels et des logiciels de contrôle ainsi que de la technologie des composants clés. Les percées, ce sont des technologies clés pour améliorer la puissance de l’ensemble de la pile de charge, ce qui augmentera encore la valeur du module de charge.

6. Obstacles techniques dans l’industrie des modules de recharge pour véhicules électriques

La technologie de l'alimentation électrique est un sujet interdisciplinaire qui intègre la technologie de topologie de circuit, la technologie numérique, la technologie magnétique, la technologie des composants, la technologie des semi-conducteurs et la technologie de conception thermique. C'est une industrie à forte intensité technologique. En tant que cœur de la pile de charge CC, le module de charge détermine directement l'efficacité de charge, la stabilité opérationnelle, la sécurité et la fiabilité de la pile de charge, et son importance et sa valeur sont exceptionnelles. Un produit nécessite un investissement important de ressources et de professionnels, depuis la recherche et le développement technologique jusqu'à l'application du terminal. La manière de sélectionner les composants électroniques et la disposition, la mise à niveau et l'itération des algorithmes logiciels, la compréhension précise des scénarios d'application et les capacités matures de la plate-forme de contrôle de qualité et de test affecteront tous la qualité et la stabilité du produit et auront un impact direct. Il est difficile pour les nouveaux entrants dans l'industrie d'accumuler diverses données sur les technologies, le personnel et les scénarios d'application sur une courte période, et ils se heurtent à des barrières techniques élevées.