Novi trend razvoja industrije modula za punjenje energetskih vozila

1. Pregled razvoja industrije modula za punjenje

Moduli za punjenje jezgra su gomila istosmjernih punjača za nova energetska vozila. Kako se stopa penetracije i vlasništvo novih energetskih vozila u Kini nastavlja povećavati, potražnja za gomilama za punjenje raste. Punjenje vozila s novom energijom dijeli se na sporo punjenje izmjeničnom strujom i brzo punjenje istosmjernom strujom. DC brzo punjenje ima karakteristike visokog napona, velike snage i brzog punjenja. Dok tržište teži učinkovitosti punjenja, tržišna ljestvica DC brzih punjača i modula za punjenje nastavlja se širiti. .

2. Tehnička razina i karakteristike industrije modula za punjenje EV

Nova industrija energetskih modula za punjenje vozila EV trenutno ima tehničke značajke kao što su velika snaga jednog modula, visoka frekvencija, minijaturizacija, visoka učinkovitost pretvorbe i širok raspon napona.

Što se tiče snage jednog modula, nova industrija modula za punjenje stupova za punjenje energije doživjela je glavni razvoj proizvoda od 7,5 kW u 2014., konstantne struje od 20 A i 15 kW u 2015. i konstantne snage od 25 A i 15 kW u 2016. Trenutačni moduli za punjenje glavne aplikacije su 20kW i 30kW. Rješenja s jednim modulom i pretvorba u 40kW nova rješenja za napajanje gomile za punjenje s jednim modulom. Moduli za punjenje velike snage postali su trend razvoja tržišta u budućnosti.

Što se tiče izlaznog napona, Državna mreža izdala je verziju iz 2017. „Standarda za provjeru kvalifikacije i sposobnosti za dobavljače opreme za punjenje električnih vozila” u kojoj se navodi da je raspon izlaznog napona DC punjača 200-750 V, a konstantni napon napajanja pokriva najmanje raspon 400-500V i 600-750V. Stoga svi proizvođači modula općenito dizajniraju module za 200-750 V i zadovoljavaju zahtjeve stalne snage. S povećanjem dometa električnih vozila i zahtjevima novih korisnika energetskih vozila za smanjenjem vremena punjenja, industrija je predložila arhitekturu super brzog punjenja od 800 V, a neke su tvrtke realizirale isporuku modula za punjenje istosmjerne struje sa širokim raspon izlaznog napona od 200-1000V. .

Što se tiče visoke frekvencije i minijaturizacije modula za punjenje, snaga modula s jednim strojem novih izvora napajanja za punjenje energije je porasla, ali se njezin volumen ne može proporcionalno proširiti. Stoga su povećanje frekvencije prebacivanja i integriranje magnetskih komponenti postali važni načini povećanja gustoće snage.

Što se tiče učinkovitosti modula za punjenje, velike tvrtke u industriji novih modula za punjenje stupova za punjenje energije općenito imaju maksimalnu vršnu učinkovitost od 95%-96%. U budućnosti, s razvojem elektroničkih komponenti kao što su uređaji za napajanje treće generacije i popularizacijom električnih vozila s 800 V ili čak i više Uz visokonaponsku platformu, očekuje se da će industrija uvesti proizvode s vršnom učinkovitošću većom od 98 % .

Kako se gustoća snage modula za punjenje povećava, to također donosi veće probleme s odvođenjem topline. Što se tiče rasipanja topline modula za punjenje, trenutna glavna metoda rasipanja topline u industriji je prisilno hlađenje zrakom, a postoje i metode kao što su zatvoreni kanali hladnog zraka i vodeno hlađenje. Hlađenje zrakom ima prednosti niske cijene i jednostavne strukture. Međutim, kako se tlak disipacije topline dalje povećava, nedostaci ograničenog kapaciteta disipacije topline zračnog hlađenja i visoka buka postat će očitiji. Opremanje modula za punjenje i linije pištolja tekućinskim hlađenjem postalo je glavno rješenje. tehnički smjer.

3. Tehnološki napredak ubrzava razvojne mogućnosti prodora nove energetske industrije

Posljednjih godina, nova tehnologija energetske industrije nastavila je napredovati i napredovati, a povećanje stope prodora promicalo je kontinuirani razvoj industrije modula za punjenje uzvodno. Značajno povećanje gustoće energije baterije riješilo je problem nedovoljnog dometa krstarenja novih energetskih vozila, a primjena modula za punjenje velike snage uvelike je skratila vrijeme punjenja, čime se ubrzao prodor novih energetskih vozila i izgradnja potpornih stupova za punjenje. . U budućnosti se očekuje da će integracija i sve veća primjena tehnologija kao što su optička pohrana i integracija punjenja te integracija V2G mreže vozila dodatno ubrzati prodor novih energetskih industrija i popularizaciju potrošnje.

4. Konkurencija u industriji: industrija modula za punjenje potpuno je konkurentna, a tržišni prostor proizvoda je velik.

Modul za punjenje je ključna komponenta DC gomila za punjenje. S povećanjem stope prodora novih energetskih vozila diljem svijeta, potrošači su sve više zabrinuti oko dometa punjenja i pogodnosti punjenja. Tržišna potražnja za DC brzim punjenjem gomila za punjenje je eksplodirala, a domaće tržište rada sa gomilama za punjenje naraslo je od U ranim danima državna mreža bila je glavna snaga u raznolikom razvoju. Brzo se pojavio niz operatera društvenog kapitala s opremom za proizvodnju i radnim sposobnostima za nabijanje pilota. Domaći proizvođači modula za punjenje nastavili su širiti svoju proizvodnu i prodajnu ljestvicu za izgradnju potpornih pilota za punjenje, a njihova sveobuhvatna konkurentnost nastavila je jačati. .

Trenutno, nakon godina ponavljanja proizvoda i razvoja modula za punjenje, konkurencija u industriji je dovoljna. Glavni proizvodi razvijaju se u smjeru visokog napona i velike gustoće snage, a tržišni prostor proizvoda je velik. Poduzeća u industriji uglavnom ostvaruju veći tržišni udio i razine profita stalnim poboljšanjem topologije proizvoda, kontrolnih algoritama, optimiziranjem hardvera i proizvodnih sustava itd.

5. Trendovi razvoja EV modula za punjenje

Kako moduli za punjenje uvode veliku potražnju na tržištu, tehnologija se nastavlja razvijati prema visokoj gustoći snage, širokom rasponu napona i visokoj učinkovitosti pretvorbe.

1) Pomak vođen politikom na uvjete vođene potražnjom

Kako bi se podržao i promicao razvoj novih energetskih vozila, vlada je uglavnom vodila izgradnju stupova za punjenje u ranoj fazi, te je postupno usmjeravala razvoj industrije prema endogenom modelu vožnje kroz potporu politike. Od 2021. brzi razvoj novih energetskih vozila postavio je velike zahtjeve za izgradnju pratećih objekata i stupova za punjenje. Industrija stupova za punjenje dovršava transformaciju iz politike vođene u potražnju.

Suočeni sa sve većim brojem novih energetskih vozila, osim povećanja gustoće rasporeda gomila za punjenje, potrebno je dodatno skratiti vrijeme punjenja. Pile za punjenje istosmjernom strujom imaju veće brzine punjenja i kraće vrijeme punjenja, što je prikladnije za privremene i hitne potrebe za punjenjem korisnika električnih vozila i može učinkovito riješiti probleme tjeskobe dometa električnih vozila i tjeskobe oko punjenja. Stoga je posljednjih godina tržišna razmjera brzog punjenja istosmjernom strujom u novoizgrađenim gomilama za punjenje, posebno javnim gomilama za punjenje, brzo porasla i postala glavni trend u mnogim središnjim gradovima u Kini.

Ukratko, s jedne strane, kako broj novih energetskih vozila nastavlja rasti, potpornu konstrukciju stupova za punjenje potrebno je kontinuirano poboljšavati. S druge strane, korisnici električnih vozila općenito teže brzom DC punjenju. DC gomile za punjenje postale su glavni trend, a moduli za punjenje također su ušli u potražnju. Faza razvoja u kojoj je privlačnost glavna pokretačka snaga.

(2) Visoka gustoća snage, širok raspon napona, visoka učinkovitost pretvorbe

Takozvano brzo punjenje znači veliku snagu punjenja. Stoga, pod rastućom potražnjom za brzim punjenjem, moduli za punjenje nastavljaju se razvijati u smjeru velike snage. Velika snaga gomile za punjenje postiže se na dva načina. Jedan je paralelno povezivanje više modula za punjenje kako bi se postigla superpozicija snage; drugi je povećati pojedinačnu snagu modula za punjenje. Na temelju tehničkih potreba povećanja gustoće snage, smanjenja prostora i smanjenja složenosti električne arhitekture, povećanje snage jednog modula za punjenje je dugoročni trend razvoja. moduli za punjenje u mojoj zemlji prošli su kroz tri generacije razvoja, od prve generacije 7,5kW do druge generacije 15/20kW, a sada su u razdoblju pretvorbe s druge generacije na treću generaciju 30/40kW. Moduli za punjenje velike snage postali su glavni dio tržišta. U isto vrijeme, na temelju načela dizajna minijaturizacije, gustoća snage modula za punjenje također se povećala istovremeno s povećanjem razine snage.

Postoje dva načina za postizanje veće razine snage DC brzog punjenja: povećanje napona i povećanje struje. Rješenje punjenja velikom strujom prvi je usvojio Tesla. Prednost je u tome što je trošak optimizacije komponenti niži, ali će velika struja donijeti veći gubitak topline i visoke zahtjeve za rasipanjem topline, a deblje žice smanjuju praktičnost i promiču u manjoj mjeri. Visokonaponsko rješenje je povećanje maksimalnog radnog napona modula za punjenje. Trenutno je to model koji se često koristi od strane proizvođača automobila. Može uzeti u obzir prednosti smanjenja potrošnje energije, poboljšanja trajanja baterije, smanjenja težine i uštede prostora. Visokonaponsko rješenje zahtijeva da električna vozila budu opremljena visokonaponskom platformom za podršku aplikacijama brzog punjenja. Trenutačno rješenje za brzo punjenje koje automobilske tvrtke obično koriste je visokonaponska platforma od 400 V. S istraživanjem i primjenom naponske platforme od 800 V, razina napona modula za punjenje dodatno će se poboljšati.

Poboljšanje učinkovitosti pretvorbe tehnički je pokazatelj kojem moduli za punjenje uvijek teže. Poboljšanje učinkovitosti pretvorbe znači veću učinkovitost punjenja i manje gubitke. Trenutačno je maksimalna vršna učinkovitost modula za punjenje općenito 95%~96%. U budućnosti, s razvojem elektroničkih komponenti kao što su uređaji za napajanje treće generacije i izlazni napon modula za punjenje koji se kreće prema 800 V ili čak 1000 V, učinkovitost pretvorbe će se dodatno poboljšati.

(3) Vrijednost EV modula za punjenje raste

Modul za punjenje ključna je komponenta gomile za punjenje istosmjernom strujom, koja čini oko 50% troškova hardvera gomile za punjenje. Poboljšanje učinkovitosti punjenja u budućnosti uglavnom ovisi o poboljšanju performansi modula za punjenje. S jedne strane, više paralelno povezanih modula za punjenje izravno će povećati vrijednost modula za punjenje; s druge strane, poboljšanje razine snage i gustoće snage pojedinačnog modula za punjenje ovisi o optimiziranom dizajnu hardverskih sklopova i upravljačkog softvera, kao io tehnologiji ključnih komponenti. Proboj, to su ključne tehnologije za poboljšanje snage cjelokupne hrpe punjenja, što će dodatno povećati vrijednost modula punjenja.

6. Tehničke prepreke u industriji modula za punjenje EV

Tehnologija napajanja je interdisciplinarni predmet koji integrira tehnologiju topologije krugova, digitalnu tehnologiju, magnetsku tehnologiju, tehnologiju komponenti, tehnologiju poluvodiča i tehnologiju toplinskog dizajna. To je tehnološki intenzivna industrija. Kao srce DC gomile za punjenje, modul za punjenje izravno određuje učinkovitost punjenja, radnu stabilnost, sigurnost i pouzdanost gomile za punjenje, a njegova važnost i vrijednost su izvanredne. Proizvod zahtijeva veliko ulaganje resursa i stručnjaka od tehnološkog istraživanja i razvoja do primjene terminala. Kako odabrati elektroničke komponente i raspored, nadogradnja i ponavljanje softverskog algoritma, točno razumijevanje scenarija primjene i zrela kontrola kvalitete i sposobnosti platforme za testiranje utjecat će na kvalitetu i stabilnost proizvoda koji imaju izravan utjecaj. Novim sudionicima u industriji teško je akumulirati podatke o različitim tehnologijama, osoblju i scenarijima primjene u kratkom vremenskom razdoblju, a imaju i visoke tehničke prepreke.