Tendencia de oportunidade de desenvolvemento da industria do módulo de carga de vehículos de nova enerxía

1. Visión xeral do desenvolvemento da industria do módulo de carga

Os módulos de carga son o núcleo das pilas de carga de CC para vehículos de nova enerxía. A medida que a taxa de penetración e a propiedade de vehículos de nova enerxía en China seguen aumentando, a demanda de pilas de carga está aumentando. A carga de vehículos de nova enerxía divídese en carga lenta de CA e carga rápida de CC. A carga rápida DC ten as características de alta tensión, alta potencia e carga rápida. A medida que o mercado persegue a eficiencia de carga, a escala do mercado de pilas de carga rápida de CC e módulos de carga segue a expandirse. .

2. Nivel técnico e características da industria do módulo de carga ev

A industria do módulo de cargador ev de pila de carga de vehículos de enerxía ten actualmente características técnicas como un módulo único de alta potencia, alta frecuencia, miniaturización, alta eficiencia de conversión e amplo rango de tensión.

En termos de potencia dun só módulo, a nova industria do módulo de carga de pilas de carga de enerxía experimentou o desenvolvemento de produtos principais de 7,5 kW en 2014, 20 A e 15 kW de corrente constante en 2015 e unha potencia constante de 25 A e 15 kW en 2016. Os módulos de carga das aplicacións principais actuais son de 20 kW e 30 kW. Solucións dun só módulo e conversión a novas solucións de fonte de enerxía de pila de carga de enerxía de 40 kW de módulo único. Os módulos de carga de alta potencia convertéronse nunha tendencia de desenvolvemento do mercado no futuro.

En canto á tensión de saída, a State Grid publicou a versión de 2017 das "Normas de verificación de cualificación e capacidade para provedores de equipos de carga de vehículos eléctricos", que indica que o rango de tensión de saída dos cargadores de CC é de 200-750 V e que a tensión de alimentación constante cobre polo menos rangos 400-500V e 600-750V. Polo tanto, todos os fabricantes de módulos xeralmente deseñan módulos para 200-750 V e cumpren requisitos de enerxía constantes. Co aumento da gama de cruceiro de vehículos eléctricos e a demanda dos usuarios de vehículos de nova enerxía para reducir o tempo de carga, a industria propuxo unha arquitectura de carga súper rápida de 800 V, e algunhas empresas decatáronse da subministración de módulos de carga de pilas de carga de CC cun amplo rango de tensión de saída de 200-1000 V. .

En termos de alta frecuencia e miniaturización dos módulos de carga, a potencia dos módulos dunha soa máquina das novas fontes de alimentación de pilas de carga de enerxía aumentou, pero o seu volume non se pode ampliar proporcionalmente. Polo tanto, aumentar a frecuencia de conmutación e integrar compoñentes magnéticos convertéronse en medios importantes para aumentar a densidade de potencia.

En termos de eficiencia do módulo de carga, as principais empresas da industria do novo módulo de carga de pilas de carga de enerxía teñen xeralmente unha eficiencia máxima máxima do 95%-96%. No futuro, co desenvolvemento de compoñentes electrónicos como dispositivos de enerxía de terceira xeración e a popularización de vehículos eléctricos con 800 V ou incluso superior Cunha plataforma de alta tensión, espérase que a industria introduza produtos cunha eficiencia máxima de máis do 98 %. .

A medida que aumenta a densidade de potencia dos módulos de carga, tamén trae maiores problemas de disipación de calor. En canto á disipación de calor dos módulos de carga, o método actual de disipación de calor principal na industria é o arrefriamento forzado por aire, e tamén hai métodos como condutos de aire frío pechados e refrixeración por auga. O arrefriamento por aire ten as vantaxes dun baixo custo e unha estrutura sinxela. Non obstante, a medida que a presión de disipación de calor aumenta aínda máis, as desvantaxes da limitada capacidade de disipación de calor do arrefriamento por aire e o alto ruído serán evidentes. Equipar o módulo de carga e a liña de arma con refrixeración líquida converteuse nunha solución importante. dirección técnica.

3. O progreso tecnolóxico acelera as oportunidades de desenvolvemento da penetración da nova industria enerxética

Nos últimos anos, a nova tecnoloxía da industria enerxética continuou facendo avances e avances, e o aumento da taxa de penetración promoveu o desenvolvemento continuo da industria do módulo de carga ascendente. O aumento significativo da densidade de enerxía da batería resolveu o problema da gama de cruceiro insuficiente dos vehículos de nova enerxía, e a aplicación de módulos de carga de alta potencia acurtou moito o tempo de carga, acelerando así a penetración de vehículos de nova enerxía e a construción de pilas de carga de apoio. . No futuro, espérase que a integración e profundización da aplicación de tecnoloxías como o almacenamento óptico e a integración de carga e a integración de rede de vehículos V2G aceleren aínda máis a penetración das novas industrias enerxéticas e a popularización do consumo.

4. Panorama da competencia da industria: a industria do módulo de carga é totalmente competitiva e o espazo no mercado de produtos é grande.

O módulo de carga é o compoñente principal das pilas de carga de CC. Co aumento da taxa de penetración de vehículos de nova enerxía en todo o mundo, os consumidores están cada vez máis ansiosos polo rango de carga e a comodidade de carga. A demanda do mercado de pilas de carga de carga rápida de CC explotou e o mercado doméstico de operacións de pilas de carga creceu desde os primeiros días, a rede estatal foi a principal forza no desenvolvemento diversificado. Unha serie de operadores de capital social con capacidades operativas e de fabricación de equipos de pila de carga xurdiron rapidamente. Os fabricantes de módulos de carga nacionais continuaron ampliando a súa escala de produción e vendas para a construción de pilas de carga de apoio e a súa competitividade global continuou a fortalecerse. .

Na actualidade, despois de anos de iteración do produto e desenvolvemento de módulos de carga, a competencia da industria é suficiente. Os produtos principais están a desenvolverse na dirección da alta tensión e alta densidade de enerxía, e o espazo no mercado de produtos é grande. As empresas do sector obteñen principalmente unha maior cota de mercado e niveis de beneficio mellorando continuamente a topoloxía do produto, os algoritmos de control, a optimización de hardware e sistemas de produción, etc.

5. Tendencias de desenvolvemento de módulos de carga ev

A medida que os módulos de carga dan inicio á gran demanda do mercado, a tecnoloxía segue desenvolvéndose cara a unha alta densidade de potencia, un amplo rango de tensión e unha alta eficiencia de conversión.

1) Cambio impulsado pola política a impulsado pola demanda

Co fin de apoiar e promover o desenvolvemento de novos vehículos de enerxía, a construción de pilas de carga foi dirixida principalmente polo goberno na fase inicial e guiou gradualmente o desenvolvemento da industria cara a un modelo de condución endóxeno a través do apoio político. Desde 2021, o rápido desenvolvemento de novos vehículos enerxéticos supuxo unha enorme esixencia na construción de instalacións de apoio e pilas de carga. A industria das pilas de carga está a completar a transformación de orientada pola política a impulsada pola demanda.

Ante o crecente número de vehículos de nova enerxía, ademais de aumentar a densidade de disposición da pila de carga, o tempo de carga debe reducirse aínda máis. As pilas de carga de CC teñen velocidades de carga máis rápidas e tempos de carga máis curtos, que son máis axeitados para as necesidades de carga temporais e de emerxencia dos usuarios de vehículos eléctricos, e poden resolver eficazmente os problemas de ansiedade de rango de vehículos eléctricos e ansiedade de carga. Polo tanto, nos últimos anos, a escala do mercado da carga rápida DC en pilas de carga de nova construción, especialmente pilas de carga públicas, creceu rapidamente e converteuse nunha tendencia principal en moitas cidades principais de China.

En resumo, por unha banda, a medida que o número de vehículos de nova enerxía segue crecendo, é necesario mellorar continuamente a construción de soporte de pilas de carga. Por outra banda, os usuarios de vehículos eléctricos xeralmente buscan a carga rápida de CC. As pilas de carga de CC convertéronse na tendencia principal e os módulos de carga tamén entraron na demanda. Unha etapa de desenvolvemento na que o tirón é o principal motor.

(2) Alta densidade de potencia, amplo rango de tensión, alta eficiencia de conversión

A chamada carga rápida significa unha alta potencia de carga. Polo tanto, baixo a crecente demanda de carga rápida, os módulos de carga seguen desenvolvéndose na dirección da alta potencia. A alta potencia da pila de carga conséguese de dúas formas. Unha delas é conectar varios módulos de carga en paralelo para conseguir a superposición de potencia; a outra é aumentar a potencia única do módulo de carga. Con base nas necesidades técnicas de aumentar a densidade de enerxía, reducir o espazo e reducir a complexidade da arquitectura eléctrica, aumentar a potencia dun só módulo de carga é unha tendencia de desenvolvemento a longo prazo. Os módulos de carga do meu país pasaron por tres xeracións de desenvolvemento, desde a primeira xeración de 7,5 kW ata a segunda xeración de 15/20 kW, e agora están no período de conversión da segunda xeración á terceira xeración de 30/40 kW. Os módulos de carga de alta potencia convertéronse na corrente principal do mercado. Ao mesmo tempo, baseándose no principio de deseño da miniaturización, a densidade de potencia dos módulos de carga tamén aumentou simultaneamente co aumento do nivel de potencia.

Hai dous camiños para acadar un maior nivel de potencia de carga rápida DC: aumentar a tensión e aumentar a corrente. A solución de carga de alta corrente foi adoptada por primeira vez por Tesla. A vantaxe é que o custo da optimización dos compoñentes é menor, pero a alta corrente traerá unha maior perda de calor e altos requisitos para a disipación de calor, e os fíos máis grosos reducen a comodidade e favorecen en menor medida. A solución de alta tensión é aumentar a tensión máxima de funcionamento do módulo de carga. Actualmente é un modelo de uso habitual polos fabricantes de automóbiles. Pode ter en conta as vantaxes de reducir o consumo de enerxía, mellorar a duración da batería, reducir o peso e aforrar espazo. A solución de alta tensión require que os vehículos eléctricos estean equipados cunha plataforma de alta tensión para soportar aplicacións de carga rápida. Actualmente, a solución de carga rápida que adoitan utilizar as empresas de automóbiles é a plataforma de alta tensión de 400 V. Coa investigación e aplicación da plataforma de tensión de 800 V, o nivel de tensión do módulo de carga mellorarase aínda máis.

A mellora da eficiencia de conversión é un indicador técnico que os módulos de carga sempre perseguen. A mellora da eficiencia de conversión significa unha maior eficiencia de carga e menores perdas. Na actualidade, a eficiencia máxima máxima dos módulos de carga é xeralmente do 95% ~ 96%. No futuro, co desenvolvemento de compoñentes electrónicos, como dispositivos de enerxía de terceira xeración e a tensión de saída dos módulos de carga, que se moverá cara aos 800V ou mesmo aos 1000V, a eficiencia de conversión mellorarase aínda máis.

(3) O valor dos módulos de carga ev aumenta

O módulo de carga é o compoñente principal da pila de carga de CC, que representa preto do 50% do custo do hardware da pila de carga. A mellora da eficiencia de carga no futuro depende principalmente da mellora do rendemento dos módulos de carga. Por unha banda, máis módulos de carga conectados en paralelo aumentarán directamente o valor do módulo de carga; por outra banda, a mellora do nivel de potencia e da densidade de potencia do módulo de carga único depende do deseño optimizado dos circuítos de hardware e do software de control, así como da tecnoloxía dos compoñentes clave. Os avances, son tecnoloxías clave para mellorar a potencia de toda a pila de carga, o que aumentará aínda máis o valor do módulo de carga.

6. Barreiras técnicas na industria do módulo de carga de enerxía ev

A tecnoloxía da fonte de enerxía é unha materia interdisciplinar que integra tecnoloxía de topoloxía de circuítos, tecnoloxía dixital, tecnoloxía magnética, tecnoloxía de compoñentes, tecnoloxía de semicondutores e tecnoloxía de deseño térmico. É unha industria intensiva en tecnoloxía. Como o corazón da pila de carga de CC, o módulo de carga determina directamente a eficiencia de carga, a estabilidade operativa, a seguridade e a fiabilidade da pila de carga, e a súa importancia e valor son destacados. Un produto require un gran investimento de recursos e profesionais, desde investigación e desenvolvemento tecnolóxico ata aplicación terminal. Como seleccionar compoñentes electrónicos e deseño, a actualización e iteración do algoritmo de software, a comprensión precisa dos escenarios de aplicación e as capacidades maduras da plataforma de proba e control de calidade afectarán a calidade e estabilidade do produto. É difícil que os novos participantes na industria acumulen varias tecnoloxías, persoal e datos de escenarios de aplicación nun curto período de tempo e teñen grandes barreiras técnicas.