新エネルギー自動車充電モジュール業界の発展機会の傾向

1. 充電モジュール産業の発展の概要

充電モジュールは、新エネルギー車の DC 充電パイルの中核です。中国における新エネルギー車の普及率と保有率が増加し続けるにつれて、充電パイルの需要が増加しています。新エネルギー車の充電はAC低速充電とDC急速充電に分けられます。 DC急速充電は、高電圧、高出力、急速充電という特徴があります。市場が充電効率を追求するにつれて、DC急速充電パイルおよび充電モジュールの市場規模は拡大し続けています。 。

2. ev充電モジュール業界の技術レベルと特徴

新エネルギー車充電パイルev充電器モジュール業界は現在、単一モジュールの高出力、高周波、小型化、高変換効率、広い電圧範囲などの技術的特徴を備えています。

単一モジュール電力に関して、新エネルギー充電パイル充電モジュール業界は、2014年に7.5kW、2015年に定電流20Aおよび15kW、2016年に定電力25Aおよび15kWの主流の製品開発を経験しました。 現在の主流のアプリケーション充電モジュール20kWと30kWです。シングルモジュール ソリューションと 40kW 新エネルギー充電パイル電源への変換シングルモジュール ソリューション。高出力充電モジュールは、将来の市場発展のトレンドとなっています。

出力電圧に関しては、State Grid が 2017 年版の「電気自動車充電設備供給業者の資格および能力検証基準」を発行し、DC 充電器の出力電圧範囲は 200 ～ 750 V であり、定電源電圧は少なくとも 200 ～ 750 V をカバーすると記載しています。 400-500V および 600-750V の範囲。したがって、すべてのモジュール メーカーは通常、200 ～ 750 V 向けにモジュールを設計し、一定の電力要件を満たしています。電気自動車の航続距離の延長と充電時間を短縮したいという新エネルギー車ユーザーの需要に伴い、業界は800Vの超急速充電アーキテクチャを提案し、一部の企業は幅広い電圧を備えたDC充電パイル充電モジュールの供給を実現しています。出力電圧範囲は200～1000Vです。 。

充電モジュールの高周波化と小型化の観点から、新エネルギー充電パイル電源の単機モジュールの出力は増加していますが、その体積は比例して拡大できません。したがって、スイッチング周波数を高め、磁気コンポーネントを統合することが、電力密度を高める重要な手段となっています。

充電モジュールの効率に関しては、新エネルギー充電パイル充電モジュール業界の大手企業は一般に最大ピーク効率が95%〜96%です。将来的には、第3世代パワーデバイスなどの電子部品の開発や800V以上の電気自動車の普及により、高電圧プラットフォームを搭載し、ピーク効率98%を超える製品が登場すると予想されます。 。

充電モジュールの電力密度が増加すると、放熱の問題も大きくなります。充電モジュールの放熱に関しては、現在業界で主流の放熱方法は強制空冷ですが、密閉型冷風ダクトや水冷などの方法もあります。空冷は低コストで構造が簡単というメリットがあります。しかし、放熱圧力がさらに高まると、空冷の放熱能力の限界と騒音の高さという欠点がさらに顕著になります。充電モジュールとガンラインに液体冷却を装備することが主要な解決策となっています。技術的な方向性。

3. 技術の進歩により、新エネルギー産業の普及の発展機会が加速

近年、新エネルギー産業の技術は進歩と躍進を続けており、普及率の向上により上流の充電モジュール産業の継続的な発展が促進されています。バッテリーエネルギー密度の大幅な増加により、新エネルギー車の航続距離不足の問題が解決され、高出力充電モジュールの適用により充電時間が大幅に短縮され、新エネルギー車の普及と補助充電杭の建設が加速しました。 。将来的には、光ストレージと充電の統合、V2G車両ネットワークの統合などの技術の統合と応用の深化により、新エネルギー産業の浸透と消費の普及がさらに加速すると予想されます。

4. 業界の競争環境: 充電モジュール業界は十分な競争があり、製品市場スペースは大きいです。

充電モジュールは、DC 充電パイルのコアコンポーネントです。世界中で新エネルギー車の普及率が高まるにつれ、消費者は充電範囲や充電の利便性に対する不安をますます高めています。 DC急速充電充電パイルの市場需要は爆発的に増加し、国内の充電パイル運用市場は初期の頃から国家電力網が多様化開発の主力であったことから成長しました。充電杭設備の製造能力と運営能力の両方を備えた社会資本運営者が急速に多数出現した。国内充電モジュールメーカーは、充電杭の建設に向けて生産・販売規模の拡大を続け、総合的な競争力を強化し続けている。 。

長年にわたる製品の反復と充電モジュールの開発を経て、現時点では業界の競争は十分にあります。主流の製品は高電圧、高電力密度の方向に発展しており、製品の市場スペースは大きい。この業界の企業は主に、製品トポロジ、制御アルゴリズム、ハードウェアと生産システムの最適化などを継続的に改善することにより、より高い市場シェアと利益レベルを獲得しています。

5. ev充電モジュールの開発動向

充電モジュールが市場の巨大な需要をもたらすにつれて、技術は高電力密度、広い電圧範囲、および高い変換効率を目指して発展し続けています。

1) 政策主導から需要主導への移行

新エネルギー車の開発を支援、促進するために、充電杭の建設は初期段階では主に政府が主導し、政策支援を通じて徐々に業界の発展を内生的走行モデルに誘導した。 2021 年以降、新エネルギー車の急速な開発により、支持施設や充電杭の建設に多大な需要が生じています。充電パイル業界は、政策主導から需要主導への変革を完了しつつあります。

新エネルギー車の増加に伴い、充電パイルの配置密度を高めることに加えて、充電時間のさらなる短縮が求められています。 DC充電パイルは充電速度が速く、充電時間が短いため、電気自動車ユーザーの一時的および緊急充電ニーズにより適しており、電気自動車の航続距離の不安と充電の不安の問題を効果的に解決できます。したがって、近年、新しく建設された充電杭、特に公共充電杭におけるDC急速充電の市場規模は急速に成長しており、中国の多くの中核都市で主流の傾向となっています。

要約すると、一方では、新エネルギー車の数が増え続けるにつれて、充電杭の支持構造を継続的に改善する必要があります。一方、電気自動車のユーザーは一般に DC 急速充電を追求します。 DC 充電パイルが主流になってきており、充電モジュールも需要に参入しています。プルが主な原動力となる開発段階。

(2) 高電力密度、広い電圧範囲、高い変換効率

いわゆる急速充電とは、充電電力が高いことを意味します。したがって、急速充電の需要が高まる中、充電モジュールは高出力の方向に開発を続けています。チャージパイルの高出力は 2 つの方法で実現されます。 1 つは、複数の充電モジュールを並列に接続して電力の重畳を実現することです。もう 1 つは、充電モジュールの単一電力を増やすことです。電力密度の増加、スペースの削減、電気アーキテクチャの複雑さの軽減という技術的ニーズに基づいて、単一の充電モジュールの電力を増加させることが長期的な開発トレンドとなっています。我が国の充電モジュールは、第一世代の7.5kWから第二世代の15/20kWまで3世代の開発を経て、現在は第二世代から第三世代の30/40kWへの転換期にあります。高出力充電モジュールが市場の主流になっています。同時に、小型化の設計原則に基づいて、電力レベルの増加と同時に充電モジュールの電力密度も増加しました。

より高い電力レベルの DC 急速充電を実現するには、電圧を上げることと電流を増やす 2 つの方法があります。高電流充電ソリューションはテスラによって初めて採用されました。利点は、コンポーネントの最適化のコストが低いことですが、大電流はより高い熱損失と高い放熱要件をもたらし、より太いワイヤは利便性を低下させ、程度は低くなります。高電圧の解決策は、充電モジュールの最大動作電圧を高めることです。現在では自動車メーカーで多く採用されているモデルです。エネルギー消費の削減、バッテリー寿命の向上、重量の削減、スペースの節約という利点を考慮できます。高電圧ソリューションでは、電気自動車には急速充電アプリケーションをサポートする高電圧プラットフォームが装備されている必要があります。現在、自動車会社が一般的に使用している急速充電ソリューションは 400V 高電圧プラットフォームです。 800V 電圧プラットフォームの研究と応用により、充電モジュールの電圧レベルはさらに向上します。

変換効率の向上は充電モジュールが常に追求する技術指標です。変換効率の向上は、充電効率の向上と損失の低減を意味します。現在、充電モジュールの最大ピーク効率は一般に 95% ～ 96% です。将来的には、第3世代パワーデバイスなどの電子部品の開発や充電モジュールの出力電圧が800V、さらには1000Vに近づくことで、変換効率はさらに向上すると考えられます。

(3) ev充電モジュールの価値が高まる

充電モジュールは DC 充電パイルのコア コンポーネントであり、充電パイルのハードウェア コストの約 50% を占めます。今後の充電効率の向上は主に充電モジュールの性能向上に依存します。一方で、より多くの充電モジュールを並列接続すると、充電モジュールの価値が直接増加します。一方、単一充電モジュールの電力レベルと電力密度の向上は、ハードウェア回路と制御ソフトウェアの最適化された設計、および主要コンポーネントの技術に依存します。これらのブレークスルーは、充電パイル全体の出力を向上させるための重要なテクノロジーであり、充電モジュールの価値をさらに高めることになります。

6. EV充電モジュール業界の技術的障壁

電源技術は、回路トポロジー技術、デジタル技術、磁気技術、コンポーネント技術、半導体技術、熱設計技術を統合した学際的なテーマです。テクノロジー集約型の産業です。充電モジュールは、DC 充電パイルの中心として、充電効率、動作の安定性、安全性、信頼性を直接決定し、その重要性と価値は際立っています。製品には、技術の研究開発から端末への応用まで、多大なリソースと専門家の投資が必要です。電子コンポーネントとレイアウトの選択方法、ソフトウェア アルゴリズムのアップグレードと反復、アプリケーション シナリオの正確な把握、成熟した品質管理とテスト プラットフォームの機能はすべて、製品の品質と安定性に直接影響します。業界への新規参入者にとって、さまざまな技術や人材、応用シナリオのデータを短期間で蓄積することは難しく、技術的な障壁が高い。