Tendenza delle opportunità di sviluppo del settore dei moduli di ricarica per veicoli a nuova energia

1. Panoramica dello sviluppo del settore dei moduli di ricarica

I moduli di ricarica sono il cuore delle pile di ricarica DC per i veicoli a nuova energia. Poiché il tasso di penetrazione e la proprietà di nuovi veicoli energetici in Cina continuano ad aumentare, la domanda di pile di ricarica è in aumento. La ricarica dei veicoli a nuova energia è divisa in ricarica lenta CA e ricarica rapida CC. La ricarica rapida CC ha le caratteristiche di alta tensione, alta potenza e ricarica rapida. Poiché il mercato persegue l’efficienza della ricarica, la scala del mercato delle pile di ricarica rapida CC e dei moduli di ricarica continua ad espandersi. .

2. Livello tecnico e caratteristiche del settore dei moduli di ricarica ev

Il nuovo settore dei moduli caricabatterie per pile ev di ricarica per veicoli energetici presenta attualmente caratteristiche tecniche come l'elevata potenza del modulo singolo, l'alta frequenza, la miniaturizzazione, l'elevata efficienza di conversione e un ampio intervallo di tensione.

In termini di potenza del singolo modulo, il nuovo settore dei moduli di ricarica per pile di ricarica energetica ha sperimentato lo sviluppo di prodotti tradizionali di 7,5 kW nel 2014, corrente costante 20 A e 15 kW nel 2015 e potenza costante 25 A e 15 kW nel 2016. Gli attuali moduli di ricarica per applicazioni tradizionali sono 20kW e 30kW. Soluzioni a modulo singolo e conversione a soluzioni a modulo singolo con alimentatori a palo di ricarica di nuova energia da 40kW. I moduli di ricarica ad alta potenza sono diventati una tendenza di sviluppo del mercato in futuro.

In termini di tensione di uscita, la State Grid ha pubblicato la versione 2017 degli "Standard di qualificazione e verifica dell'abilità per i fornitori di apparecchiature di ricarica per veicoli elettrici" affermando che l'intervallo di tensione di uscita dei caricabatterie CC è 200-750 V e che la tensione di alimentazione costante copre almeno le gamme 400-500 V e 600-750 V. Pertanto, tutti i produttori di moduli generalmente progettano moduli per 200-750 V e soddisfano requisiti di potenza costanti. Con l’aumento dell’autonomia dei veicoli elettrici e la richiesta da parte degli utenti di veicoli a nuova energia di ridurre i tempi di ricarica, l’industria ha proposto un’architettura di ricarica super veloce da 800 V e alcune aziende hanno realizzato la fornitura di moduli di ricarica in corrente continua con un’ampia intervallo di tensione di uscita di 200-1000 V. .

In termini di alta frequenza e miniaturizzazione dei moduli di ricarica, la potenza dei moduli a macchina singola dei nuovi alimentatori a pila di ricarica energetica è aumentata, ma il suo volume non può essere ampliato in modo proporzionale. Pertanto, l'aumento della frequenza di commutazione e l'integrazione dei componenti magnetici sono diventati mezzi importanti per aumentare la densità di potenza.

In termini di efficienza dei moduli di ricarica, le principali aziende nel settore dei moduli di ricarica per pile di ricarica di nuova energia hanno generalmente un’efficienza di picco massima del 95%-96%. In futuro, con lo sviluppo di componenti elettronici come dispositivi di potenza di terza generazione e la diffusione di veicoli elettrici da 800 V o anche superiori. Con una piattaforma ad alta tensione, si prevede che l'industria introdurrà prodotti con un'efficienza di picco superiore al 98% .

L’aumento della densità di potenza dei moduli di ricarica comporta anche maggiori problemi di dissipazione del calore. In termini di dissipazione del calore dei moduli di ricarica, l'attuale metodo di dissipazione del calore tradizionale nel settore è il raffreddamento ad aria forzata, ma esistono anche metodi come condotti di aria fredda chiusi e raffreddamento ad acqua. Il raffreddamento ad aria presenta i vantaggi di un basso costo e di una struttura semplice. Tuttavia, con l'ulteriore aumento della pressione di dissipazione del calore, gli svantaggi della limitata capacità di dissipazione del calore e dell'elevato rumore del raffreddamento ad aria diventeranno ulteriormente evidenti. Dotare il modulo di ricarica e la linea della pistola di raffreddamento a liquido è diventata una soluzione importante. direzione tecnica.

3. Il progresso tecnologico accelera le opportunità di sviluppo della penetrazione di nuove industrie energetiche

Negli ultimi anni, la nuova tecnologia del settore energetico ha continuato a fare progressi e scoperte, e l’aumento del tasso di penetrazione ha promosso il continuo sviluppo del settore dei moduli di ricarica a monte. Il significativo aumento della densità energetica della batteria ha risolto il problema dell’insufficiente autonomia dei veicoli a nuova energia e l’applicazione di moduli di ricarica ad alta potenza ha notevolmente ridotto i tempi di ricarica, accelerando così la penetrazione dei veicoli a nuova energia e la costruzione di pile di ricarica di supporto. . In futuro, si prevede che l’integrazione e l’approfondimento dell’applicazione di tecnologie come l’integrazione ottica e di ricarica e l’integrazione della rete di veicoli V2G accelereranno ulteriormente la penetrazione di nuove industrie energetiche e la divulgazione dei consumi.

4. Panorama competitivo del settore: il settore dei moduli di ricarica è pienamente competitivo e lo spazio di mercato del prodotto è ampio.

Il modulo di ricarica è il componente principale delle pile di ricarica DC. Con l’aumento del tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia in tutto il mondo, i consumatori sono sempre più preoccupati per l’autonomia e la comodità di ricarica. La domanda del mercato di pile di ricarica a ricarica rapida CC è esplosa e il mercato delle operazioni di pile di ricarica nazionali è cresciuto da All'inizio, la rete statale era la forza principale nello sviluppo diversificato. Sono emersi rapidamente numerosi operatori di capitale sociale con capacità sia di produzione di attrezzature per la ricarica che di capacità operative. I produttori nazionali di moduli di ricarica hanno continuato ad espandere la loro produzione e scala di vendita per la costruzione di pali di ricarica di supporto, e la loro competitività globale ha continuato a rafforzarsi. .

Al momento, dopo anni di iterazione dei prodotti e di sviluppo di moduli di ricarica, la concorrenza del settore è sufficiente. I prodotti tradizionali si stanno sviluppando nella direzione dell'alta tensione e dell'elevata densità di potenza e lo spazio di mercato del prodotto è ampio. Le imprese del settore ottengono principalmente quote di mercato e livelli di profitto più elevati migliorando continuamente la topologia dei prodotti, gli algoritmi di controllo, l’ottimizzazione dell’hardware e dei sistemi di produzione, ecc.

5. Tendenze di sviluppo dei moduli di ricarica ev

Poiché i moduli di ricarica generano un’enorme domanda da parte del mercato, la tecnologia continua a svilupparsi verso un’elevata densità di potenza, un ampio intervallo di tensione e un’elevata efficienza di conversione.

1) Passaggio dalla politica alla domanda

Al fine di sostenere e promuovere lo sviluppo di veicoli a nuova energia, la costruzione di pile di ricarica è stata guidata principalmente dal governo nella fase iniziale, e ha gradualmente guidato lo sviluppo del settore verso un modello di guida endogeno attraverso il sostegno politico. Dal 2021, il rapido sviluppo di nuovi veicoli energetici ha posto enormi esigenze sulla costruzione di strutture di supporto e pile di ricarica. Il settore delle pile di ricarica sta completando la trasformazione da guidato dalle politiche a guidato dalla domanda.

Di fronte al crescente numero di veicoli a nuova energia, oltre ad aumentare la densità della disposizione delle pile di ricarica, i tempi di ricarica devono essere ulteriormente ridotti. Le pile di ricarica CC hanno velocità di ricarica più elevate e tempi di ricarica più brevi, che sono più adatti alle esigenze di ricarica temporanee e di emergenza degli utenti di veicoli elettrici e possono risolvere efficacemente i problemi di ansia da autonomia dei veicoli elettrici e ansia da ricarica. Pertanto, negli ultimi anni, la portata del mercato della ricarica rapida CC nelle pile di ricarica di nuova costruzione, in particolare nelle pile di ricarica pubbliche, è cresciuta rapidamente ed è diventata una tendenza dominante in molte città centrali della Cina.

Riassumendo, da un lato, poiché il numero di veicoli a nuova energia continua a crescere, la struttura portante delle pile di ricarica deve essere continuamente migliorata. D’altro canto, gli utenti di veicoli elettrici generalmente perseguono la ricarica rapida CC. Le pile di ricarica CC sono diventate la tendenza principale e anche i moduli di ricarica sono entrati nella domanda. Uno stadio di sviluppo in cui la spinta è la principale forza trainante.

(2) Elevata densità di potenza, ampio intervallo di tensione, elevata efficienza di conversione

La cosiddetta ricarica rapida significa elevata potenza di ricarica. Pertanto, data la crescente domanda di ricarica rapida, i moduli di ricarica continuano a svilupparsi nella direzione dell’alta potenza. L'elevata potenza della pila di ricarica si ottiene in due modi. Il primo consiste nel collegare più moduli di ricarica in parallelo per ottenere una sovrapposizione di potenza; l'altro è aumentare la potenza singola del modulo di ricarica. Sulla base delle esigenze tecniche di aumento della densità di potenza, riduzione dello spazio e riduzione della complessità dell'architettura elettrica, l'aumento della potenza di un singolo modulo di ricarica è una tendenza di sviluppo a lungo termine. I moduli di ricarica del mio Paese hanno attraversato tre generazioni di sviluppo, dalla prima generazione da 7,5 kW alla seconda generazione da 15/20 kW, e sono ora nel periodo di conversione dalla seconda generazione alla terza generazione da 30/40 kW. I moduli di ricarica ad alta potenza sono diventati la corrente principale del mercato. Allo stesso tempo, in base al principio costruttivo della miniaturizzazione, contemporaneamente all’aumento del livello di potenza è aumentata anche la densità di potenza dei moduli di ricarica.

Esistono due percorsi per ottenere un livello di potenza più elevato nella ricarica rapida CC: aumentare la tensione e aumentare la corrente. La soluzione di ricarica ad alta corrente è stata adottata per la prima volta da Tesla. Il vantaggio è che il costo dell'ottimizzazione dei componenti è inferiore, ma una corrente elevata comporterà una maggiore perdita di calore e requisiti elevati per la dissipazione del calore, mentre i fili più spessi riducono la comodità e favoriscono in misura minore. La soluzione ad alta tensione consiste nell'aumentare la tensione operativa massima del modulo di ricarica. Attualmente è un modello comunemente utilizzato dalle case automobilistiche. Può tenere conto dei vantaggi derivanti dalla riduzione del consumo energetico, dal miglioramento della durata della batteria, dalla riduzione del peso e dal risparmio di spazio. La soluzione ad alta tensione richiede che i veicoli elettrici siano dotati di una piattaforma ad alta tensione per supportare le applicazioni di ricarica rapida. Attualmente, la soluzione di ricarica rapida comunemente utilizzata dalle case automobilistiche è la piattaforma ad alta tensione da 400 V. Con la ricerca e l'applicazione della piattaforma di tensione da 800 V, il livello di tensione del modulo di ricarica verrà ulteriormente migliorato.

Il miglioramento dell'efficienza di conversione è un indicatore tecnico che i moduli di ricarica perseguono sempre. Il miglioramento dell'efficienza di conversione significa maggiore efficienza di carica e minori perdite. Attualmente, l'efficienza di picco massima dei moduli di ricarica è generalmente del 95%~96%. In futuro, con lo sviluppo di componenti elettronici come i dispositivi di potenza di terza generazione e la tensione di uscita dei moduli di ricarica che si avvicinerà a 800 V o addirittura 1000 V, l'efficienza di conversione sarà ulteriormente migliorata.

(3) Aumenta il valore dei moduli di ricarica ev

Il modulo di ricarica è il componente principale della pila di ricarica CC e rappresenta circa il 50% del costo hardware della pila di ricarica. Il miglioramento futuro dell'efficienza di ricarica dipende principalmente dal miglioramento delle prestazioni dei moduli di ricarica. Da un lato, più moduli di ricarica collegati in parallelo aumenteranno direttamente il valore del modulo di ricarica; d'altro canto, il miglioramento del livello di potenza e della densità di potenza del singolo modulo di ricarica dipende dalla progettazione ottimizzata dei circuiti hardware e del software di controllo, nonché dalla tecnologia dei componenti chiave. Innovazioni, queste sono tecnologie chiave per migliorare la potenza dell'intera pila di ricarica, che aumenterà ulteriormente il valore del modulo di ricarica.

6. Barriere tecniche nel settore dei moduli di ricarica per veicoli elettrici

La tecnologia dell'alimentazione è un argomento interdisciplinare che integra la tecnologia della topologia dei circuiti, la tecnologia digitale, la tecnologia magnetica, la tecnologia dei componenti, la tecnologia dei semiconduttori e la tecnologia di progettazione termica. È un settore ad alta intensità tecnologica. Essendo il cuore della pila di ricarica CC, il modulo di ricarica determina direttamente l'efficienza di ricarica, la stabilità operativa, la sicurezza e l'affidabilità della pila di ricarica e la sua importanza e valore sono eccezionali. Un prodotto richiede un grande investimento di risorse e professionisti, dalla ricerca e sviluppo tecnologico all'applicazione terminale. Il modo in cui selezionare i componenti elettronici e il layout, l'aggiornamento e l'iterazione dell'algoritmo del software, la comprensione accurata degli scenari applicativi e le capacità mature di controllo qualità e piattaforma di test influenzeranno la qualità e la stabilità del prodotto con un impatto diretto. È difficile per i nuovi entranti nel settore accumulare varie tecnologie, personale e dati sugli scenari applicativi in ​​un breve periodo di tempo e devono affrontare elevate barriere tecniche.