Tren peluang pengembangan industri modul pengisian daya kendaraan energi baru

1. Tinjauan umum perkembangan industri modul pengisian daya

Modul pengisian daya merupakan inti dari tumpukan pengisian daya DC untuk kendaraan energi baru. Seiring dengan meningkatnya tingkat penetrasi dan kepemilikan kendaraan energi baru di Tiongkok, permintaan akan tumpukan pengisian daya juga meningkat. Pengisian daya kendaraan energi baru dibagi menjadi pengisian daya lambat AC dan pengisian daya cepat DC. Pengisian daya cepat DC memiliki karakteristik tegangan tinggi, daya tinggi, dan pengisian daya cepat. Seiring dengan meningkatnya efisiensi pengisian daya di pasar, skala pasar tumpukan pengisian daya cepat DC dan modul pengisian daya terus berkembang.

2. Tingkat teknis dan karakteristik industri modul pengisian daya kendaraan listrik

Industri modul pengisi daya ev tumpukan pengisian kendaraan energi baru saat ini memiliki fitur teknis seperti modul tunggal daya tinggi, frekuensi tinggi, miniaturisasi, efisiensi konversi tinggi, dan rentang tegangan lebar.

Dalam hal daya modul tunggal, industri modul pengisian daya tiang energi baru telah mengalami pengembangan produk utama sebesar 7,5 kW pada tahun 2014, arus konstan 20 A dan 15 kW pada tahun 2015, dan daya konstan 25 A dan 15 kW pada tahun 2016. Modul pengisian daya aplikasi utama saat ini adalah 20 kW dan 30 kW. Solusi modul tunggal dan konversi ke daya tiang pengisian daya energi baru 40 kW memasok solusi modul tunggal. Modul pengisian daya berdaya tinggi telah menjadi tren perkembangan pasar di masa depan.

Terkait tegangan keluaran, State Grid menerbitkan versi 2017 dari "Standar Verifikasi Kualifikasi dan Kemampuan untuk Pemasok Peralatan Pengisian Kendaraan Listrik" yang menyatakan bahwa rentang tegangan keluaran pengisi daya DC adalah 200-750V, dan tegangan daya konstan mencakup setidaknya rentang 400-500V dan 600-750V. Oleh karena itu, semua produsen modul umumnya merancang modul untuk 200-750V dan memenuhi persyaratan daya konstan. Dengan meningkatnya daya jelajah kendaraan listrik dan permintaan pengguna kendaraan energi baru untuk mengurangi waktu pengisian, industri telah mengusulkan arsitektur pengisian daya super cepat 800V, dan beberapa perusahaan telah merealisasikan penyediaan modul pengisian daya DC dengan rentang tegangan keluaran yang luas, yaitu 200-1000V.

Dalam hal frekuensi tinggi dan miniaturisasi modul pengisian daya, daya modul mesin tunggal pada catu daya tumpukan pengisian energi baru telah meningkat, tetapi volumenya tidak dapat diperluas secara proporsional. Oleh karena itu, peningkatan frekuensi switching dan integrasi komponen magnetik telah menjadi cara penting untuk meningkatkan kepadatan daya.

Dalam hal efisiensi modul pengisian daya, perusahaan-perusahaan besar di industri modul pengisian daya energi baru umumnya memiliki efisiensi puncak maksimum 95%-96%. Ke depannya, dengan pengembangan komponen elektronik seperti perangkat daya generasi ketiga dan popularisasi kendaraan listrik dengan tegangan 800V atau lebih tinggi, industri ini diperkirakan akan menghadirkan produk dengan efisiensi puncak lebih dari 98%.

Meningkatnya kepadatan daya modul pengisian daya juga menimbulkan masalah pembuangan panas yang lebih besar. Dalam hal pembuangan panas modul pengisian daya, metode pembuangan panas yang umum digunakan di industri saat ini adalah pendinginan udara paksa, dan terdapat juga metode seperti saluran udara dingin tertutup dan pendinginan air. Pendinginan udara memiliki keunggulan biaya rendah dan struktur sederhana. Namun, seiring meningkatnya tekanan pembuangan panas, kelemahan dari kapasitas pembuangan panas pendingin udara yang terbatas dan tingkat kebisingan yang tinggi akan semakin terlihat. Melengkapi modul pengisian daya dan jalur senjata dengan pendinginan cair telah menjadi solusi utama dalam arah teknis.

3. Kemajuan teknologi mempercepat peluang pengembangan penetrasi industri energi baru

Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi industri energi baru terus mengalami kemajuan dan terobosan, dan peningkatan tingkat penetrasi telah mendorong perkembangan berkelanjutan industri modul pengisian daya hulu. Peningkatan kepadatan energi baterai yang signifikan telah memecahkan masalah keterbatasan daya jelajah kendaraan energi baru, dan penerapan modul pengisian daya berdaya tinggi telah mempersingkat waktu pengisian daya secara signifikan, sehingga mempercepat penetrasi kendaraan energi baru dan pembangunan tiang pengisian daya pendukung. Ke depannya, integrasi dan pendalaman penerapan teknologi seperti integrasi penyimpanan dan pengisian daya optik serta integrasi jaringan kendaraan V2G diharapkan dapat semakin mempercepat penetrasi industri energi baru dan mempopulerkan konsumsi.

4. Lanskap persaingan industri: Industri modul pengisian daya sangat kompetitif dan ruang pasar produknya besar.

Modul pengisian daya merupakan komponen inti dari tiang pengisian daya DC. Dengan meningkatnya penetrasi kendaraan energi baru di seluruh dunia, konsumen semakin khawatir tentang jangkauan pengisian daya dan kenyamanan pengisian daya. Permintaan pasar untuk tiang pengisian daya cepat DC telah melonjak, dan pasar pengoperasian tiang pengisian daya domestik telah berkembang pesat. Pada awalnya, State Grid merupakan kekuatan utama dalam pengembangan yang terdiversifikasi. Sejumlah operator modal sosial dengan kemampuan manufaktur dan pengoperasian peralatan tiang pengisian daya bermunculan dengan cepat. Produsen modul pengisian daya domestik terus memperluas skala produksi dan penjualan mereka untuk konstruksi tiang pengisian daya pendukung, dan daya saing komprehensif mereka terus menguat.

Saat ini, setelah bertahun-tahun iterasi produk dan pengembangan modul pengisian daya, persaingan di industri sudah memadai. Produk-produk utama berkembang ke arah tegangan tinggi dan kepadatan daya tinggi, dan pangsa pasar produknya sangat luas. Perusahaan-perusahaan di industri ini terutama meraih pangsa pasar dan tingkat keuntungan yang lebih tinggi dengan terus meningkatkan topologi produk, algoritma kontrol, mengoptimalkan perangkat keras dan sistem produksi, dll.

5. Tren pengembangan modul pengisian daya kendaraan listrik

Karena modul pengisian daya semakin banyak diminati pasar, teknologi terus berkembang menuju kepadatan daya tinggi, rentang tegangan lebar, dan efisiensi konversi tinggi.

1) Pergeseran dari kebijakan yang didorong oleh permintaan

Untuk mendukung dan mendorong pengembangan kendaraan energi baru, pembangunan tiang pengisian daya terutama dipimpin oleh pemerintah pada tahap awal, dan secara bertahap mengarahkan perkembangan industri menuju model penggerak endogen melalui dukungan kebijakan. Sejak tahun 2021, perkembangan pesat kendaraan energi baru telah menempatkan tuntutan besar pada pembangunan fasilitas pendukung dan tiang pengisian daya. Industri tiang pengisian daya sedang menyelesaikan transformasi dari yang didorong oleh kebijakan menjadi didorong oleh permintaan.

Menghadapi meningkatnya jumlah kendaraan energi baru, selain meningkatkan kepadatan tata letak tiang pengisian daya, waktu pengisian daya juga perlu dipersingkat. Tiang pengisian daya DC memiliki kecepatan pengisian daya yang lebih tinggi dan waktu pengisian daya yang lebih singkat, yang lebih sesuai untuk kebutuhan pengisian daya sementara dan darurat pengguna kendaraan listrik, serta dapat secara efektif mengatasi masalah kekhawatiran akan jangkauan dan pengisian daya kendaraan listrik. Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, skala pasar pengisian daya cepat DC di tiang pengisian daya yang baru dibangun, terutama tiang pengisian daya umum, telah berkembang pesat dan menjadi tren utama di banyak kota inti di Tiongkok.

Singkatnya, di satu sisi, seiring dengan terus bertambahnya jumlah kendaraan energi baru, konstruksi tiang pengisi daya perlu terus ditingkatkan. Di sisi lain, pengguna kendaraan listrik umumnya menginginkan pengisian cepat DC. Tiang pengisi daya DC telah menjadi tren utama, dan modul pengisi daya juga telah memasuki permintaan. Sebuah tahap pengembangan di mana tarikan menjadi penggerak utama.

(2) Kepadatan daya tinggi, rentang tegangan lebar, efisiensi konversi tinggi

Yang disebut pengisian cepat berarti daya pengisian tinggi. Oleh karena itu, di bawah permintaan yang semakin meningkat untuk pengisian cepat, modul pengisian terus berkembang ke arah daya tinggi. Daya tinggi tumpukan pengisian dicapai dengan dua cara. Salah satunya adalah menghubungkan beberapa modul pengisian secara paralel untuk mencapai superposisi daya; yang lainnya adalah meningkatkan daya tunggal modul pengisian. Berdasarkan kebutuhan teknis untuk meningkatkan kepadatan daya, mengurangi ruang, dan mengurangi kompleksitas arsitektur kelistrikan, peningkatan daya modul pengisian tunggal merupakan tren pengembangan jangka panjang. Modul pengisian daya negara saya telah melalui tiga generasi pengembangan, dari generasi pertama 7,5kW ke generasi kedua 15/20kW, dan sekarang dalam periode konversi dari generasi kedua ke generasi ketiga 30/40kW. Modul pengisian daya tinggi telah menjadi arus utama pasar. Pada saat yang sama, berdasarkan prinsip desain miniaturisasi, kepadatan daya modul pengisian juga meningkat bersamaan dengan peningkatan level daya.

Ada dua jalur untuk mencapai pengisian cepat DC tingkat daya yang lebih tinggi: meningkatkan tegangan dan meningkatkan arus. Solusi pengisian arus tinggi pertama kali diadopsi oleh Tesla. Keuntungannya adalah biaya optimasi komponen lebih rendah, tetapi arus tinggi akan membawa kehilangan panas yang lebih tinggi dan persyaratan tinggi untuk pembuangan panas, dan kabel yang lebih tebal mengurangi kenyamanan dan mempromosikan ke tingkat yang lebih rendah. Solusi tegangan tinggi adalah untuk meningkatkan tegangan operasi maksimum modul pengisian daya. Saat ini merupakan model yang umum digunakan oleh produsen mobil. Ini dapat memperhitungkan keuntungan dari pengurangan konsumsi energi, meningkatkan masa pakai baterai, mengurangi berat, dan menghemat ruang. Solusi tegangan tinggi mengharuskan kendaraan listrik untuk dilengkapi dengan platform tegangan tinggi untuk mendukung aplikasi pengisian cepat. Saat ini, solusi pengisian cepat yang umum digunakan oleh perusahaan mobil adalah platform tegangan tinggi 400V. Dengan penelitian dan penerapan platform tegangan 800V, level tegangan modul pengisian daya akan lebih ditingkatkan.

Peningkatan efisiensi konversi merupakan indikator teknis yang selalu dikejar oleh modul pengisian daya. Peningkatan efisiensi konversi berarti efisiensi pengisian daya yang lebih tinggi dan kerugian yang lebih rendah. Saat ini, efisiensi puncak maksimum modul pengisian daya umumnya 95%~96%. Ke depannya, dengan perkembangan komponen elektronik seperti perangkat daya generasi ketiga dan tegangan keluaran modul pengisian daya yang bergerak menuju 800V atau bahkan 1000V, efisiensi konversi akan semakin ditingkatkan.

(3) Nilai modul pengisian daya ev meningkat

Modul pengisian daya merupakan komponen inti dari tumpukan pengisian daya DC, yang mencakup sekitar 50% dari biaya perangkat keras tumpukan pengisian daya. Peningkatan efisiensi pengisian daya di masa mendatang terutama bergantung pada peningkatan kinerja modul pengisian daya. Di satu sisi, lebih banyak modul pengisian daya yang terhubung secara paralel akan secara langsung meningkatkan nilai modul pengisian daya; di sisi lain, peningkatan tingkat daya dan kepadatan daya modul pengisian daya tunggal bergantung pada desain sirkuit perangkat keras dan perangkat lunak kontrol yang dioptimalkan, serta teknologi komponen-komponen utamanya. Terobosan ini merupakan teknologi kunci untuk meningkatkan daya seluruh tumpukan pengisian daya, yang selanjutnya akan meningkatkan nilai modul pengisian daya.

6. Hambatan teknis dalam industri modul pengisian daya kendaraan listrik

Teknologi catu daya adalah subjek interdisipliner yang mengintegrasikan teknologi topologi sirkuit, teknologi digital, teknologi magnetik, teknologi komponen, teknologi semikonduktor, dan teknologi desain termal. Ini adalah industri yang padat teknologi. Sebagai jantung dari tumpukan pengisian DC, modul pengisian secara langsung menentukan efisiensi pengisian, stabilitas operasional, keamanan dan keandalan tumpukan pengisian, dan kepentingan serta nilainya luar biasa. Suatu produk membutuhkan investasi sumber daya dan profesional yang besar dari penelitian dan pengembangan teknologi hingga aplikasi terminal. Cara memilih komponen elektronik dan tata letak, peningkatan dan iterasi algoritma perangkat lunak, pemahaman yang akurat tentang skenario aplikasi, dan kemampuan platform kontrol dan pengujian kualitas yang matang semuanya akan memengaruhi Kualitas dan stabilitas produk memiliki dampak langsung. Sulit bagi pendatang baru di industri untuk mengumpulkan berbagai teknologi, personel, dan data skenario aplikasi dalam waktu singkat, dan mereka memiliki hambatan teknis yang tinggi.