신에너지 차량 충전 모듈 산업 발전 기회 동향

1. 충전모듈 산업 발전 개요

충전 모듈은 신에너지 자동차용 DC 충전 시스템의 핵심입니다. 중국에서 신에너지 자동차의 보급률과 보유율이 지속적으로 증가함에 따라 충전 시스템에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 신에너지 자동차 충전은 AC 완속 충전과 DC 급속 충전으로 구분됩니다. DC 급속 충전은 고전압, 고출력, 고속 충전의 특징을 가지고 있습니다. 시장이 충전 효율을 추구함에 따라 DC 급속 충전 시스템과 충전 모듈의 시장 규모는 지속적으로 확대되고 있습니다.

2. EV 충전 모듈 산업의 기술 수준 및 특성

신에너지 자동차 충전 모듈 산업은 현재 단일 모듈 고전력, 고주파수, 소형화, 높은 변환 효율, 넓은 전압 범위와 같은 기술적 특징을 갖추고 있습니다.

단일 모듈 전력 측면에서, 신에너지 충전 모듈 업계는 2014년 7.5kW, 2015년 20A 및 15kW, 그리고 2016년 25A 및 15kW의 정전류 제품이 주류를 이루었습니다. 현재 주류 충전 모듈은 20kW와 30kW입니다. 단일 모듈 솔루션과 40kW 신에너지 충전 모듈로의 전환은 단일 모듈 솔루션으로의 전환을 의미합니다. 고출력 충전 모듈은 향후 시장 개발 트렌드로 자리매김할 것입니다.

출력 전압 측면에서 국가 전력망은 2017년판 "전기차 충전 장비 공급업체 자격 및 능력 검증 기준"을 발표하여 DC 충전기의 출력 전압 범위는 200~750V이고, 정전압은 최소 400~500V 및 600~750V 범위를 포함한다고 명시했습니다. 따라서 모든 모듈 제조업체는 일반적으로 200~750V에 맞게 모듈을 설계하고 정전압 요구 사항을 충족합니다. 전기 자동차의 주행 거리 증가와 신에너지 자동차 사용자의 충전 시간 단축 요구에 따라 업계에서는 800V 초고속 충전 아키텍처를 제안했으며 일부 회사는 200~1000V의 넓은 출력 전압 범위를 가진 DC 충전 파일 충전 모듈 공급을 실현했습니다.

충전 모듈의 고주파화 및 소형화 측면에서 신에너지 충전 모듈의 단일 머신 모듈 전력은 증가했지만, 그 부피는 그에 비례하여 증가하지 않았습니다. 따라서 스위칭 주파수를 높이고 자기 부품을 통합하는 것이 전력 밀도를 높이는 중요한 수단이 되었습니다.

충전 모듈 효율 측면에서 신에너지 충전 모듈 업계 주요 기업들은 일반적으로 최대 피크 효율이 95~96%에 달합니다. 향후 3세대 전력 소자 등 전자 부품의 발전과 800V 이상의 고전압 플랫폼을 갖춘 전기차의 보급 확대로 98% 이상의 피크 효율을 가진 제품이 시장에 출시될 것으로 예상됩니다.

충전 모듈의 전력 밀도가 증가함에 따라 방열 문제도 심각해집니다. 충전 모듈의 방열 측면에서 현재 업계의 주요 방열 방식은 강제 공랭식이며, 폐쇄형 냉풍 덕트 및 수랭식과 같은 방식도 있습니다. 공랭식은 비용이 저렴하고 구조가 간단하다는 장점이 있습니다. 그러나 방열 압력이 증가함에 따라 공랭식의 제한된 방열 용량과 높은 소음이라는 단점이 더욱 부각될 것입니다. 따라서 충전 모듈과 건 라인에 수랭 방식을 적용하는 것이 주요 해결책이 되었습니다. 기술 방향.

3. 기술 발전은 신에너지 산업 진출의 발전 기회를 가속화합니다.

최근 몇 년간 신에너지 산업 기술은 지속적인 발전과 획기적인 발전을 이루었으며, 보급률 증가는 상류 충전 모듈 산업의 지속적인 발전을 촉진했습니다. 배터리 에너지 밀도의 급격한 증가는 신에너지 자동차의 항속 거리 부족 문제를 해결했으며, 고출력 충전 모듈의 적용으로 충전 시간이 크게 단축되어 신에너지 자동차의 보급과 충전 지원 시설 건설이 가속화되었습니다. 앞으로 광 저장 및 충전 통합, V2G 차량 네트워크 통합 등 기술의 통합 및 심화 적용을 통해 신에너지 산업의 보급과 소비 대중화가 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다.

4. 업계 경쟁 환경: 충전 모듈 업계는 경쟁이 매우 치열하며 제품 시장 공간이 넓습니다.

충전 모듈은 DC 충전 파일의 핵심 구성 요소입니다. 전 세계적으로 신에너지 자동차 보급률이 증가함에 따라 소비자들은 충전 범위와 충전 편의성에 대한 불안감을 점점 더 느끼고 있습니다. DC 급속 충전 파일 시장 수요가 폭발적으로 증가하면서 국내 충전 파일 운영 시장도 빠르게 성장했습니다. 초창기에는 국가 전력망(State Grid)이 다각화 개발을 주도했습니다. 충전 파일 장비 제조 및 운영 역량을 모두 갖춘 다수의 사회 자본 사업자가 빠르게 등장했습니다. 국내 충전 모듈 제조업체들은 보조 충전 파일 건설을 위해 생산 및 판매 규모를 지속적으로 확대하며 종합 경쟁력을 지속적으로 강화하고 있습니다.

현재 충전 모듈은 수년간의 제품 개발 및 개발 과정을 거쳐 업계 경쟁이 치열합니다. 주류 제품은 고전압 및 고출력 밀도를 지향하며, 제품 시장 규모는 매우 큽니다. 업계 기업들은 제품 토폴로지, 제어 알고리즘, 하드웨어 및 생산 시스템 최적화 등을 지속적으로 개선하여 시장 점유율과 수익을 높이고 있습니다.

5. EV 충전 모듈 개발 동향

충전 모듈에 대한 시장 수요가 급증함에 따라, 기술은 높은 전력 밀도, 넓은 전압 범위, 높은 변환 효율을 향해 계속 발전하고 있습니다.

1) 정책 주도에서 수요 주도로의 전환

신에너지 자동차 개발을 지원하고 촉진하기 위해, 초기에는 정부가 충전소 건설을 주도하여 추진해 왔으며, 정책적 지원을 통해 점차 산업 발전을 내생적 주행 모델로 이끌어 왔습니다. 2021년 이후 신에너지 자동차의 급속한 발전으로 지원 시설 및 충전소 건설에 대한 수요가 급증했습니다. 충전소 산업은 정책 주도에서 수요 주도로 전환을 완료하고 있습니다.

신에너지 자동차의 증가에 따라 충전소 배치 밀도를 높이는 것 외에도 충전 시간 단축이 더욱 중요해졌습니다. DC 충전소는 충전 속도가 빠르고 충전 시간이 짧아 전기차 사용자의 임시 및 긴급 충전 요구에 더욱 적합하며, 전기차 주행 불안 및 충전 불안 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 따라서 최근 몇 년 동안 신규 충전소, 특히 공공 충전소를 중심으로 DC 급속 충전 시장 규모가 빠르게 성장하여 중국 여러 핵심 도시에서 주류로 자리 잡았습니다.

요약하자면, 한편으로는 신에너지 자동차의 수가 계속 증가함에 따라 충전소의 지지 구조가 지속적으로 개선되어야 합니다. 다른 한편으로는 전기차 사용자들이 일반적으로 DC 고속 충전을 선호합니다. DC 충전소가 주류를 이루었고, 충전 모듈 또한 수요에 진입했습니다. 이는 인장력이 주요 동력이 되는 발전 단계입니다.

(2) 높은 전력 밀도, 넓은 전압 범위, 높은 변환 효율

소위 고속 충전은 높은 충전 전력을 의미합니다. 따라서 고속 충전에 대한 수요가 증가함에 따라 충전 모듈은 고전력 방향으로 지속적으로 개발되고 있습니다. 충전 파일의 고전력은 두 가지 방식으로 달성됩니다. 하나는 여러 개의 충전 모듈을 병렬로 연결하여 전력 중첩을 달성하는 것이고, 다른 하나는 충전 모듈의 단일 전력을 증가시키는 것입니다. 전력 밀도 증가, 공간 절약, 전기 구조의 복잡성 감소라는 기술적 요구에 따라 단일 충전 모듈의 전력을 증가시키는 것은 장기적인 개발 추세입니다. 중국의 충전 모듈은 1세대 7.5kW에서 2세대 15/20kW로 3세대 개발을 거쳤으며, 현재는 2세대에서 3세대 30/40kW로 전환되는 단계에 있습니다. 고전력 충전 모듈이 시장의 주류가 되었습니다. 동시에 소형화 설계 원칙에 따라 충전 모듈의 전력 밀도도 전력 수준의 증가와 함께 증가했습니다.

더 높은 전력 레벨의 DC 고속 충전을 달성하는 두 가지 경로가 있습니다.전압을 높이는 것과 전류를 높이는 것입니다.고전류 충전 솔루션은 Tesla가 처음 채택했습니다.이점은 구성 요소 최적화 비용이 낮지만 고전류는 더 높은 열 손실과 방열에 대한 높은 요구 사항을 가져오고 두꺼운 전선은 편의성을 감소시키고 덜 촉진한다는 것입니다.고전압 솔루션은 충전 모듈의 최대 작동 전압을 높이는 것입니다.현재 자동차 제조업체에서 일반적으로 사용하는 모델입니다.에너지 소비 감소, 배터리 수명 향상, 무게 감소 및 공간 절약의 이점을 고려할 수 있습니다.고전압 솔루션은 전기 자동차에 고속 충전 애플리케이션을 지원하는 고전압 플랫폼을 장착해야 합니다.현재 자동차 회사에서 일반적으로 사용하는 고속 충전 솔루션은 400V 고전압 플랫폼입니다.800V 전압 플랫폼의 연구 및 적용으로 충전 모듈의 전압 레벨이 더욱 향상될 것입니다.

변환 효율 향상은 충전 모듈이 항상 추구하는 기술적 지표입니다. 변환 효율 향상은 충전 효율 향상과 손실 감소를 의미합니다. 현재 충전 모듈의 최대 피크 효율은 일반적으로 95%~96%입니다. 앞으로 3세대 전력 소자와 같은 전자 부품의 발전과 충전 모듈의 출력 전압이 800V 또는 1000V로 높아짐에 따라 변환 효율은 더욱 향상될 것입니다.

(3) EV 충전 모듈의 가치 증가

충전 모듈은 DC 충전 시스템의 핵심 구성 요소로, 충전 시스템 하드웨어 비용의 약 50%를 차지합니다. 향후 충전 효율 향상은 주로 충전 모듈의 성능 향상에 달려 있습니다. 병렬로 연결된 충전 모듈의 수가 많을수록 충전 모듈의 가치가 직접적으로 향상될 것입니다. 또한, 단일 충전 모듈의 전력 레벨과 전력 밀도 향상은 하드웨어 회로 및 제어 소프트웨어의 최적화된 설계와 핵심 부품 기술에 달려 있습니다. 이러한 획기적인 기술들은 전체 충전 시스템의 전력을 향상시키는 핵심 기술이며, 충전 모듈의 가치를 더욱 높일 것입니다.

6. EV 충전 모듈 산업의 기술적 장벽

전원 공급 기술은 회로 토폴로지 기술, 디지털 기술, 자기 기술, 부품 기술, 반도체 기술, 열 설계 기술을 통합하는 학제적 학문입니다. 기술 집약적인 산업입니다. DC 충전 파일의 핵심인 충전 모듈은 충전 파일의 충전 효율, 작동 안정성, 안전성 및 신뢰성을 직접적으로 결정하며, 그 중요성과 가치는 매우 높습니다. 제품은 기술 연구 개발부터 단말 적용까지 많은 자원과 전문 인력의 투자를 필요로 합니다. 전자 부품 및 레이아웃 선정 방법, 소프트웨어 알고리즘 업그레이드 및 반복, 적용 시나리오에 대한 정확한 이해, 그리고 성숙한 품질 관리 및 테스트 플랫폼 역량은 모두 제품 품질과 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 업계에 새롭게 진입하는 기업이 다양한 기술, 인력, 적용 시나리오 데이터를 단기간에 축적하는 것은 어렵고, 높은 기술 장벽을 가지고 있습니다.