신에너지 자동차 충전모듈 산업 발전 기회 동향

1. 충전모듈 산업 발전 개요

충전 모듈은 신에너지 차량용 DC 충전 파일의 핵심입니다. 중국의 신에너지 차량 보급률과 보유율이 지속적으로 증가함에 따라 충전 파일에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 신에너지 자동차 충전은 AC 완속충전과 DC 급속충전으로 구분된다. DC 급속충전은 고전압, 고전력, 고속충전이라는 특성을 갖고 있다. 시장이 충전효율을 추구함에 따라 DC급속충전파일과 충전모듈의 시장규모도 지속적으로 확대되고 있다. .

2. EV 충전모듈 산업의 기술수준 및 특성

신에너지 차량 충전 파일 EV 충전기 모듈 산업은 현재 단일 모듈 고전력, 고주파수, 소형화, 높은 변환 효율 및 넓은 전압 범위와 같은 기술적 특징을 갖추고 있습니다.

단일 모듈 전력 측면에서 신에너지 충전파일 충전모듈 업계는 2014년 7.5kW, 2015년 정전류 20A 및 15kW, 2016년 정전력 25A 및 15kW의 주류 제품 개발을 경험했다. 현재 주류 애플리케이션 충전 모듈은 20kW와 30kW이다. 단일 모듈 솔루션 및 40kW 신에너지 충전 파일 전원 공급 장치 단일 모듈 솔루션으로의 전환. 고전력 충전 모듈은 향후 시장 발전 추세가 되었습니다.

출력 전압 측면에서 State Grid는 DC 충전기의 출력 전압 범위가 200~750V이고 정전력 전압이 최소한 400-500V 및 600-750V 범위. 따라서 모든 모듈 제조업체는 일반적으로 200~750V용 모듈을 설계하고 일정한 전력 요구 사항을 충족합니다. 전기 자동차의 주행 범위가 증가하고 충전 시간을 단축하려는 신 에너지 자동차 사용자의 요구로 인해 업계에서는 800V 초고속 충전 아키텍처를 제안했으며 일부 회사에서는 넓은 범위의 DC 충전 파일 충전 모듈 공급을 실현했습니다. 200-1000V의 출력 전압 범위. .

충전모듈의 고주파화, 소형화 측면에서 신에너지 충전파일 전원공급장치 단일머신모듈의 전력은 증가했지만, 그 용량을 비례적으로 늘릴 수는 없다. 따라서 스위칭 주파수를 높이고 자기 부품을 통합하는 것이 전력 밀도를 높이는 중요한 수단이 되었습니다.

충전 모듈 효율 측면에서, 신에너지 충전 파일 충전 모듈 업계의 주요 기업은 일반적으로 최대 피크 효율이 95%-96%입니다. 향후 3세대 전력소자 등 전장부품의 발전과 800V 이상의 전기차 대중화로 업계에서는 고전압 플랫폼을 탑재해 최고효율 98% 이상의 제품이 나올 것으로 예상된다. .

충전 모듈의 전력 밀도가 증가함에 따라 열 방출 문제도 더 커집니다. 충전 모듈의 방열 측면에서 현재 업계에서 주류를 이루고 있는 방열 방식은 강제 공냉식이며, 폐쇄형 냉기 덕트, 수냉식 등의 방식도 있다. 공냉식은 비용이 저렴하고 구조가 간단한 장점이 있습니다. 그러나 방열 압력이 더욱 증가함에 따라 공냉식의 제한된 방열 용량과 높은 소음이라는 단점이 더욱 분명해집니다. 충전 모듈과 건 라인에 액체 냉각 장치를 장착하는 것이 주요 솔루션이 되었습니다. 기술 방향.

3. 기술 진보는 에너지 신산업 침투의 발전 기회를 가속화합니다.

최근 몇 년 동안 에너지 신산업 기술은 지속적으로 발전하고 획기적인 발전을 이루었으며 보급률의 증가로 인해 업스트림 충전 모듈 산업의 지속적인 발전이 촉진되었습니다. 배터리 에너지 밀도의 대폭적인 증가로 신에너지 차량의 부족한 주행거리 문제가 해결되었으며, 고출력 충전 모듈 적용으로 충전 시간이 대폭 단축되어 신에너지 차량 보급 및 충전 파일 지원 구축이 가속화되었습니다. . 앞으로는 광저장 및 충전 통합, V2G 차량 네트워크 통합 등 기술의 통합 및 심화 적용으로 에너지 신산업 침투와 소비 대중화가 더욱 가속화될 것으로 예상된다.

4. 산업 경쟁 환경: 충전 모듈 산업은 경쟁이 치열하고 제품 시장 공간이 넓습니다.

충전 모듈은 DC 충전 파일의 핵심 구성 요소입니다. 전 세계적으로 신에너지 자동차 보급률이 높아지면서 충전거리와 충전 편의성에 대한 소비자들의 불안이 커지고 있습니다. DC 급속 충전 충전 파일에 대한 시장 수요가 폭발적으로 증가했으며 국내 충전 파일 운영 시장도 성장했습니다. 초기에는 State Grid가 다각적인 발전의 주역이었습니다. 충전 파일 장비 제조 및 운영 역량을 모두 갖춘 다수의 사회적 자본 운영자가 빠르게 등장했습니다. 국내 충전모듈 제조사들은 충전파일 지지대 구축을 위한 생산·판매 규모를 지속적으로 확대하며 종합경쟁력도 지속적으로 강화됐다. .

수년간의 제품 반복과 충전 모듈 개발을 거친 후 현재 업계 경쟁은 충분합니다. 주류 제품은 고전압, 고전력 밀도 방향으로 발전하고 있으며 제품 시장 공간도 넓습니다. 업계의 기업은 주로 제품 토폴로지, 제어 알고리즘, 하드웨어 및 생산 시스템 최적화 등을 지속적으로 개선함으로써 더 높은 시장 점유율과 수익 수준을 얻습니다.

5. EV 충전모듈 개발 동향

충전 모듈이 엄청난 시장 수요를 불러일으키면서 기술은 높은 전력 밀도, 넓은 전압 범위 및 높은 변환 효율을 향해 계속 발전하고 있습니다.

1) 정책 중심에서 수요 중심으로 전환

신에너지 자동차 개발을 지원하고 촉진하기 위해 충전탑 건설은 초기에는 주로 정부 주도로 이루어졌으며, 점차적으로 정책 지원을 통해 내생적 주행 모델로 산업 발전을 이끌어냈다. 2021년부터 신에너지 자동차의 급속한 발전으로 인해 지원 시설 및 충전 파일 건설에 대한 수요가 급증했습니다. 충전 파일 산업은 정책 중심에서 수요 중심으로의 전환을 완료하고 있습니다.

신에너지 차량의 수가 증가함에 따라 충전 파일 레이아웃의 밀도를 높이는 것 외에도 충전 시간을 더욱 단축해야 합니다. DC 충전 파일은 충전 속도가 더 빠르고 충전 시간이 짧아 전기 자동차 사용자의 임시 및 긴급 충전 요구에 더 적합하며 전기 자동차 범위 불안 및 충전 불안 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 따라서 최근 몇 년 동안 새로 건설된 충전 파일, 특히 공공 충전 파일의 DC 급속 충전 시장 규모가 급속히 성장하여 중국의 많은 핵심 도시에서 주류 추세가 되었습니다.

요약하자면, 신에너지 차량의 수가 지속적으로 증가함에 따라 충전 파일의 지원 건설을 지속적으로 개선해야 합니다. 반면, 전기차 사용자들은 일반적으로 DC 급속충전을 추구한다. DC 충전 파일이 주류 추세가 되었으며 충전 모듈도 수요에 진입했습니다. 당기는 것이 주요 원동력이 되는 발달 단계입니다.

(2) 높은 전력 밀도, 넓은 전압 범위, 높은 변환 효율

소위 급속 충전이란 높은 충전 전력을 의미합니다. 따라서 급속 충전에 대한 수요가 증가함에 따라 충전 모듈은 계속해서 고전력 방향으로 발전하고 있습니다. 충전 파일의 높은 출력은 두 가지 방법으로 달성됩니다. 하나는 여러 충전 모듈을 병렬로 연결하여 전력 중첩을 달성하는 것입니다. 다른 하나는 충전 모듈의 단일 전력을 높이는 것입니다. 전력 밀도 증가, 공간 감소, 전기 아키텍처의 복잡성 감소라는 기술적 요구를 기반으로 단일 충전 모듈의 전력을 높이는 것이 장기적인 개발 추세입니다. 우리나라의 충전모듈은 1세대 7.5kW에서 2세대 15/20kW까지 3세대 개발을 거쳐 현재 2세대에서 3세대 30/40kW로의 전환기를 맞이하고 있다. 고전력 충전 모듈이 시장의 주류가 되었습니다. 동시에, 소형화 설계 원칙에 따라 충전 모듈의 전력 밀도도 전력 수준의 증가와 동시에 증가했습니다.

더 높은 전력 수준의 DC 고속 충전을 달성하는 방법에는 전압을 높이는 것과 전류를 높이는 두 가지 경로가 있습니다. 고전류 충전 솔루션은 Tesla에서 처음 채택했습니다. 장점은 구성 요소 최적화 비용이 낮다는 것입니다. 그러나 전류가 높으면 열 손실이 높아지고 열 방출에 대한 요구 사항이 높아지며 와이어가 두꺼워지면 편의성이 감소하고 촉진되는 정도가 줄어듭니다. 고전압 솔루션은 충전 모듈의 최대 작동 전압을 높이는 것입니다. 현재 자동차 제조사에서 흔히 사용하는 모델입니다. 에너지 소비 감소, 배터리 수명 향상, 무게 감소, 공간 절약 등의 장점을 고려할 수 있습니다. 고전압 솔루션을 사용하려면 전기 자동차에 고속 충전 애플리케이션을 지원하는 고전압 플랫폼이 장착되어야 합니다. 현재 자동차 회사에서 흔히 사용하는 고속 충전 솔루션은 400V 고전압 플랫폼이다. 800V 전압 플랫폼의 연구 및 적용을 통해 충전 모듈의 전압 레벨이 더욱 향상될 것입니다.

변환 효율의 향상은 충전 모듈이 항상 추구하는 기술적 지표입니다. 변환 효율이 향상된다는 것은 충전 효율이 높아지고 손실이 줄어든다는 것을 의미합니다. 현재 충전 모듈의 최대 피크 효율은 일반적으로 95%~96%입니다. 앞으로는 3세대 전력소자 등 전자부품의 개발과 충전모듈의 출력전압이 800V, 심지어 1000V로 발전함에 따라 변환효율은 더욱 향상될 것이다.

(3) EV 충전 모듈의 가치가 높아진다

충전모듈은 DC 충전파일의 핵심 부품으로, 충전파일 하드웨어 비용의 약 50%를 차지한다. 향후 충전 효율 향상은 주로 충전 모듈의 성능 향상에 달려 있습니다. 한편으로는 병렬로 연결된 충전 모듈이 많을수록 충전 모듈의 가치가 직접적으로 높아집니다. 반면, 단일 충전 모듈의 전력 수준과 전력 밀도의 향상은 하드웨어 회로 및 제어 소프트웨어의 최적화된 설계와 핵심 구성 요소의 기술에 달려 있습니다. 획기적인 기술은 전체 충전 파일의 전력을 향상시키는 핵심 기술이며, 이는 충전 모듈의 가치를 더욱 높일 것입니다.

6. EV용 전력충전모듈 산업의 기술적 장벽

전원기술은 회로토폴로지 기술, 디지털 기술, 자기기술, 부품기술, 반도체 기술, 열설계 기술 등을 융합하는 학제간 학문이다. 기술집약적 산업입니다. 충전 모듈은 DC 충전 파일의 핵심으로 충전 효율, 작동 안정성, 충전 파일의 안전성과 신뢰성을 직접 결정하며 그 중요성과 가치가 뛰어납니다. 제품에는 기술 연구 개발부터 단말 적용까지 많은 자원과 전문가의 투자가 필요합니다. 전자 부품 및 레이아웃 선택 방법, 소프트웨어 알고리즘 업그레이드 및 반복, 애플리케이션 시나리오의 정확한 파악, 성숙한 품질 관리 및 테스트 플랫폼 기능은 모두 제품 품질과 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 업계 신규 진입자는 다양한 기술, 인력, 응용 시나리오 데이터를 단시간 내에 축적하기 어렵고 기술 장벽도 높다.