Тенденция развития индустрии модулей зарядки новых энергетических транспортных средств

1. Обзор развития индустрии зарядных модулей.

Зарядные модули являются основой зарядных устройств постоянного тока для транспортных средств на новых источниках энергии. Поскольку уровень проникновения и количество владельцев транспортных средств на новых источниках энергии в Китае продолжают расти, спрос на зарядные сваи растет. Зарядка транспортных средств на новой энергии делится на медленную зарядку переменным током и быструю зарядку постоянным током. Быстрая зарядка постоянным током имеет характеристики высокого напряжения, высокой мощности и быстрой зарядки. Поскольку рынок стремится к повышению эффективности зарядки, масштаб рынка блоков быстрой зарядки постоянного тока и зарядных модулей продолжает расширяться. .

2. Технический уровень и характеристики отрасли модулей зарядки электромобилей.

В настоящее время индустрия модулей зарядных устройств для новых энергетических транспортных средств обладает такими техническими характеристиками, как высокая мощность одного модуля, высокая частота, миниатюризация, высокая эффективность преобразования и широкий диапазон напряжений.

Что касается мощности одного модуля, в отрасли новых зарядных модулей для зарядки энергии были разработаны основные продукты мощностью 7,5 кВт в 2014 году, постоянным током 20 А и 15 кВт в 2015 году и постоянной мощностью 25 А и 15 кВт в 2016 году. Текущие модули зарядки для основного применения 20кВт и 30кВт. Одномодульные решения и переход на новые одномодульные решения для зарядных блоков питания мощностью 40 кВт. Модули зарядки высокой мощности станут тенденцией развития рынка в будущем.

Что касается выходного напряжения, Государственная сеть выпустила версию «Стандартов проверки квалификации и способностей поставщиков зарядного оборудования для электромобилей» от 2017 года, в которой указано, что диапазон выходного напряжения зарядных устройств постоянного тока составляет 200–750 В, а напряжение постоянной мощности охватывает не менее диапазоны 400–500 В и 600–750 В. Поэтому все производители модулей обычно проектируют модули на напряжение 200–750 В и отвечают требованиям постоянной мощности. В связи с увеличением запаса хода электромобилей и требованием пользователей новых энергетических транспортных средств сократить время зарядки, отрасль предложила архитектуру сверхбыстрой зарядки 800 В, а некоторые компании реализовали поставку зарядных модулей постоянного тока с широким диапазоном зарядных устройств. Диапазон выходного напряжения 200-1000В. .

С точки зрения высокой частоты и миниатюризации зарядных модулей мощность одномашинных модулей источников питания зарядной сваи новой энергии увеличилась, но ее объем не может быть увеличен пропорционально. Поэтому увеличение частоты переключения и интеграция магнитных компонентов стали важными средствами увеличения удельной мощности.

Что касается эффективности зарядного модуля, основные компании, работающие в сфере производства новых зарядных модулей для зарядки энергии, обычно имеют максимальную пиковую эффективность 95–96%. В будущем, с развитием электронных компонентов, таких как силовые устройства третьего поколения, и популяризацией электромобилей с напряжением 800 В или даже выше. Ожидается, что с высоковольтной платформой в отрасли появятся продукты с пиковым КПД более 98%. .

Поскольку плотность мощности зарядных модулей увеличивается, это также приводит к увеличению проблем с рассеиванием тепла. Что касается отвода тепла от зарядных модулей, то в настоящее время основным методом отвода тепла в отрасли является принудительное воздушное охлаждение, а также существуют такие методы, как закрытые каналы холодного воздуха и водяное охлаждение. Воздушное охлаждение имеет преимущества низкой стоимости и простой конструкции. Однако по мере дальнейшего увеличения давления теплоотвода недостатки воздушного охлаждения, связанные с ограниченной теплоотводящей способностью и высоким уровнем шума, станут очевидными. Важным решением стало оснащение зарядного модуля и артиллерийской линии жидкостным охлаждением. техническое направление.

3. Технологический прогресс ускоряет развитие возможностей проникновения новой энергетики.

В последние годы новые технологии энергетической отрасли продолжали прогрессировать и совершать прорывы, а рост уровня проникновения способствовал непрерывному развитию индустрии модулей зарядки. Значительное увеличение плотности энергии аккумуляторов решило проблему недостаточного запаса хода транспортных средств на новой энергии, а применение мощных зарядных модулей значительно сократило время зарядки, тем самым ускорив внедрение транспортных средств на новой энергии и строительство опорных зарядных свай. . Ожидается, что в будущем интеграция и углубление применения таких технологий, как интеграция оптических накопителей и зарядки, а также интеграция автомобильных сетей V2G, еще больше ускорят проникновение новых энергетических отраслей и популяризацию потребления.

4. Конкуренция в отрасли. Индустрия зарядных модулей полностью конкурентоспособна, а рыночное пространство продукции велико.

Зарядный модуль является основным компонентом зарядных блоков постоянного тока. С увеличением уровня проникновения транспортных средств на новых источниках энергии во всем мире потребители все больше беспокоятся о запасе хода и удобстве зарядки. Рыночный спрос на зарядные батареи для быстрой зарядки постоянным током резко возрос, а внутренний рынок эксплуатации зарядных батарей вырос. В первые дни государственная энергосистема была основной силой в диверсифицированном развитии. Быстро возник ряд операторов социального капитала, обладающих как производственными, так и эксплуатационными возможностями оборудования для загрузочных свай. Отечественные производители зарядных модулей продолжали расширять масштабы производства и продаж для строительства опорных зарядных свай, а их комплексная конкурентоспособность продолжала укрепляться. .

В настоящее время, после многих лет итерации продукта и разработки зарядных модулей, отраслевая конкуренция достаточна. Основная продукция развивается в направлении высокого напряжения и высокой плотности мощности, а рыночное пространство продукции велико. Предприятия отрасли в основном получают более высокую долю рынка и уровень прибыли за счет постоянного улучшения топологии продукта, алгоритмов управления, оптимизации оборудования и производственных систем и т. Д.

5. Тенденции развития модулей зарядки электромобилей

Поскольку зарядные модули вызывают огромный спрос на рынке, технологии продолжают развиваться в направлении высокой плотности мощности, широкого диапазона напряжений и высокой эффективности преобразования.

1) Переход, обусловленный политикой, к ориентированному на спрос

В целях поддержки и содействия развитию транспортных средств на новой энергии строительство зарядных станций на раннем этапе в основном возглавлялось правительством и постепенно направляло развитие отрасли в сторону эндогенной модели вождения посредством политической поддержки. С 2021 года быстрое развитие транспортных средств на новой энергии предъявляет огромные требования к строительству вспомогательных сооружений и загрузочных отвалов. Индустрия зарядных свай завершает переход от политики к движению спроса.

В связи с увеличением количества новых энергетических транспортных средств, помимо увеличения плотности размещения зарядных штабелей, необходимо еще больше сократить время зарядки. Зарядные батареи постоянного тока имеют более высокую скорость зарядки и более короткое время зарядки, что больше подходит для временных и экстренных потребностей в зарядке пользователей электромобилей и может эффективно решить проблемы беспокойства о запасе хода электромобиля и беспокойства о зарядке. Таким образом, в последние годы масштаб рынка быстрой зарядки постоянным током на недавно построенных зарядных станциях, особенно на общественных зарядных станциях, быстро вырос и стал основной тенденцией во многих основных городах Китая.

Подводя итог, с одной стороны, поскольку количество новых энергетических транспортных средств продолжает расти, необходимо постоянно совершенствовать опорную конструкцию загрузочных свай. С другой стороны, пользователи электромобилей обычно предпочитают быструю зарядку постоянным током. Зарядные батареи постоянного тока стали основной тенденцией, и модули зарядки также стали пользоваться спросом. Стадия развития, на которой главной движущей силой является притяжение.

(2) Высокая плотность мощности, широкий диапазон напряжения, высокая эффективность преобразования.

Так называемая быстрая зарядка означает высокую мощность зарядки. Поэтому в условиях растущего спроса на быструю зарядку зарядные модули продолжают развиваться в направлении высокой мощности. Высокая мощность зарядной сваи достигается двумя способами. Один из них — параллельное подключение нескольких зарядных модулей для достижения суперпозиции мощности; другой — увеличить мощность зарядного модуля. Учитывая технические потребности увеличения удельной мощности, уменьшения пространства и снижения сложности электрической архитектуры, увеличение мощности одного зарядного модуля является долгосрочной тенденцией развития. Зарядные модули моей страны прошли три поколения разработки: от первого поколения мощностью 7,5 кВт до второго поколения мощностью 15/20 кВт, и сейчас находятся в период перехода от второго поколения к третьему поколению 30/40 кВт. Мощные зарядные модули стали основным направлением рынка. При этом, исходя из конструктивного принципа миниатюризации, плотность мощности зарядных модулей также увеличилась одновременно с увеличением уровня мощности.

Есть два пути достижения более высокой мощности быстрой зарядки постоянным током: увеличение напряжения и увеличение тока. Решение для сильноточной зарядки было впервые использовано Tesla. Преимущество в том, что стоимость оптимизации компонентов ниже, но большой ток приведет к более высоким тепловыделениям и высоким требованиям к рассеиванию тепла, а более толстые провода снижают удобство и в меньшей степени способствуют. Высоковольтное решение заключается в увеличении максимального рабочего напряжения зарядного модуля. В настоящее время эта модель широко используется производителями автомобилей. Он может учитывать преимущества снижения энергопотребления, увеличения срока службы батареи, снижения веса и экономии места. Высоковольтное решение требует, чтобы электромобили были оснащены высоковольтной платформой для поддержки приложений быстрой зарядки. В настоящее время решением для быстрой зарядки, обычно используемым автомобильными компаниями, является высоковольтная платформа на 400 В. Благодаря исследованию и применению платформы напряжения 800 В уровень напряжения зарядного модуля будет улучшен.

Повышение эффективности преобразования — это технический показатель, к которому всегда стремятся модули зарядки. Улучшение эффективности преобразования означает более высокую эффективность зарядки и меньшие потери. В настоящее время максимальная пиковая эффективность зарядных модулей обычно составляет 95–96%. В будущем, с развитием электронных компонентов, таких как силовые устройства третьего поколения, и выходным напряжением зарядных модулей, приближающимся к 800 В или даже 1000 В, эффективность преобразования будет еще больше улучшена.

(3) Стоимость модулей зарядки электромобилей увеличивается.

Модуль зарядки является основным компонентом блока зарядки постоянного тока, на него приходится около 50% стоимости оборудования блока зарядки. Повышение эффективности зарядки в будущем главным образом зависит от улучшения производительности зарядных модулей. С одной стороны, большее количество зарядных модулей, подключенных параллельно, напрямую увеличит ценность зарядного модуля; с другой стороны, улучшение уровня мощности и плотности мощности одного зарядного модуля зависит от оптимизированной конструкции аппаратных схем и управляющего программного обеспечения, а также технологии ключевых компонентов. Прорывы, это ключевые технологии повышения мощности всей зарядной установки, что еще больше повысит ценность зарядного модуля.

6. Технические барьеры в индустрии модулей зарядки электромобилей.

Технология источников питания — это междисциплинарный предмет, который объединяет технологию топологии схем, цифровую технологию, магнитную технологию, технологию компонентов, полупроводниковую технологию и технологию теплового проектирования. Это технологичная отрасль. Зарядный модуль, являющийся сердцем зарядной установки постоянного тока, напрямую определяет эффективность зарядки, стабильность работы, безопасность и надежность зарядной установки, а его важность и ценность являются выдающимися. Продукт требует больших инвестиций ресурсов и специалистов, от технологических исследований и разработок до применения на терминале. Выбор электронных компонентов и компоновки, обновление и итерация алгоритмов программного обеспечения, точное понимание сценариев применения, а также зрелый контроль качества и возможности платформы тестирования — все это влияет на качество и стабильность продукта. Новичкам в отрасли сложно накопить различные данные о технологиях, персонале и сценариях применения за короткий период времени, и они сталкиваются с высокими техническими барьерами.