Trend rozvoja nových priemyselných nabíjacích modulov pre energetické vozidlá

1. Prehľad vývoja odvetvia nabíjacích modulov

Nabíjacie moduly sú jadrom jednosmerného nabíjania pre nové energetické vozidlá. Keďže miera penetrácie a vlastníctvo nových energetických vozidiel v Číne neustále narastá, dopyt po nabíjacích hromadách sa zvyšuje. Nové nabíjanie energetických vozidiel je rozdelené na AC pomalé nabíjanie a DC rýchle nabíjanie. DC rýchle nabíjanie má vlastnosti vysokého napätia, vysokého výkonu a rýchleho nabíjania. Keďže trh sleduje efektivitu nabíjania, trhová škála rýchlonabíjacích modulov a modulov jednosmerného prúdu sa neustále rozširuje. .

2. Technická úroveň a charakteristiky odvetvia nabíjacích modulov ev

Nový priemysel nabíjacích modulov pre elektrické vozidlá má v súčasnosti technické vlastnosti, ako je vysoký výkon jedného modulu, vysoká frekvencia, miniaturizácia, vysoká účinnosť konverzie a široký rozsah napätia.

Pokiaľ ide o výkon jedného modulu, nové odvetvie nabíjacích modulov na nabíjanie energie zaznamenalo v roku 2014 hlavný vývoj produktu 7,5 kW, v roku 2015 konštantný prúd 20 A a 15 kW a v roku 2016 konštantný výkon 25 A a 15 kW. Súčasné bežné moduly nabíjania aplikácií sú 20 kW a 30 kW. Jednomodulové riešenia a konverzia na 40kW nové jednomodulové riešenia nabíjania energie. Vysokovýkonné nabíjacie moduly sa stali trendom vývoja trhu v budúcnosti.

Pokiaľ ide o výstupné napätie, Štátna sieť vydala verziu „Štandardov na overovanie kvalifikácie a schopností pre dodávateľov nabíjacích zariadení pre elektrické vozidlá“ z roku 2017, v ktorej sa uvádza, že rozsah výstupného napätia jednosmerných nabíjačiek je 200 – 750 V a konštantné napájacie napätie pokrýva min. rozsahy 400-500V a 600-750V. Preto všetci výrobcovia modulov vo všeobecnosti navrhujú moduly pre 200-750V a spĺňajú požiadavky na konštantný výkon. So zvyšujúcim sa cestovným dojazdom elektrických vozidiel a dopytom používateľov nových energetických vozidiel na skrátenie doby nabíjania navrhol priemysel superrýchle nabíjaciu architektúru 800 V a niektoré spoločnosti realizovali dodávku nabíjacích modulov jednosmerného prúdu so širokým rozsah výstupného napätia 200-1000V. .

Z hľadiska vysokofrekvenčnej a miniaturizácie nabíjacích modulov sa zvýšil výkon jednostrojových modulov nových napájacích zdrojov nabíjania energie, ale jeho objem nemožno proporcionálne rozširovať. Preto sa zvýšenie spínacej frekvencie a integrácia magnetických komponentov stali dôležitými prostriedkami na zvýšenie hustoty výkonu.

Pokiaľ ide o účinnosť nabíjacích modulov, veľké spoločnosti v odvetví nových nabíjacích modulov na nabíjanie energie majú vo všeobecnosti maximálnu špičkovú účinnosť 95 % – 96 %. V budúcnosti, s vývojom elektronických komponentov, ako sú energetické zariadenia tretej generácie, a popularizáciou elektrických vozidiel s napätím 800 V alebo dokonca vyšším Očakáva sa, že priemysel predstaví produkty so špičkovou účinnosťou viac ako 98 %. .

So zvyšujúcou sa hustotou výkonu nabíjacích modulov to prináša aj väčšie problémy s odvodom tepla. Pokiaľ ide o odvod tepla nabíjacích modulov, súčasnou hlavnou metódou odvodu tepla v priemysle je nútené chladenie vzduchom a existujú aj spôsoby, ako sú uzavreté kanály studeného vzduchu a vodné chladenie. Vzduchové chladenie má výhody nízkej ceny a jednoduchej konštrukcie. Keď sa však tlak odvodu tepla ďalej zvyšuje, nevýhody obmedzenej kapacity odvádzania tepla vzduchového chladenia a vysokej hlučnosti sa budú ďalej prejavovať. Hlavným riešením sa stalo vybavenie nabíjacieho modulu a vedenia pištole kvapalinovým chladením. technický smer.

3. Technologický pokrok urýchľuje rozvojové možnosti prenikania nového energetického priemyslu

V posledných rokoch nová technológia energetického priemyslu pokračovala v napredovaní a prielomoch a zvýšenie miery penetrácie podporilo neustály rozvoj priemyslu nabíjacích modulov proti prúdu. Výrazné zvýšenie hustoty energie batérie vyriešilo problém nedostatočného dojazdu nových energetických vozidiel a aplikácia vysokovýkonných nabíjacích modulov výrazne skrátila čas nabíjania, čím sa urýchlil prienik nových energetických vozidiel a výstavba podporných nabíjacích pilotov. . V budúcnosti sa očakáva, že integrácia a prehĺbenie aplikácie technológií, ako je integrácia optického úložiska a nabíjania a integrácia vozidlovej siete V2G, ešte viac urýchli prienik do nových energetických odvetví a popularizáciu spotreby.

4. Konkurencia v odvetví: Odvetvie nabíjacích modulov je plne konkurencieschopné a priestor na trhu produktov je veľký.

Nabíjací modul je základnou súčasťou nabíjacích batérií jednosmerného prúdu. So zvyšujúcou sa mierou penetrácie nových energetických vozidiel po celom svete sa spotrebitelia čoraz viac obávajú dojazdu a pohodlia nabíjania. Trhový dopyt po rýchlonabíjacích hromadách jednosmerného prúdu explodoval a trh s prevádzkou domácich nabíjacích hromad sa rozrástol od roku V prvých dňoch bola hlavnou silou diverzifikovaného rozvoja štátna sieť. Rýchlo sa objavilo množstvo operátorov sociálneho kapitálu s výrobnými a prevádzkovými kapacitami nabíjacích zariadení. Domáci výrobcovia nabíjacích modulov pokračovali v rozširovaní svojho výrobného a predajného rozsahu na výstavbu nosných nabíjacích pilotov a naďalej sa posilňovala ich komplexná konkurencieschopnosť. .

V súčasnosti, po rokoch opakovania produktov a vývoja nabíjacích modulov, je konkurencia v odvetví dostatočná. Hlavné produkty sa vyvíjajú smerom k vysokému napätiu a vysokej hustote výkonu a priestor na trhu produktov je veľký. Podniky v tomto odvetví získavajú najmä vyšší podiel na trhu a úroveň zisku neustálym zlepšovaním topológie produktov, riadiacich algoritmov, optimalizáciou hardvéru a výrobných systémov atď.

5. Vývojové trendy nabíjacích modulov ev

Keďže nabíjacie moduly prinášajú obrovský dopyt na trhu, technológia sa neustále vyvíja smerom k vysokej hustote výkonu, širokému rozsahu napätia a vysokej účinnosti konverzie.

1) Politický posun k dopytu

S cieľom podporiť a propagovať vývoj nových energetických vozidiel viedla výstavba nabíjacích pilotov v počiatočnom štádiu hlavne vláda a postupne smerovala rozvoj priemyslu k endogénnemu modelu riadenia prostredníctvom politickej podpory. Od roku 2021 rýchly vývoj nových energetických vozidiel kládol obrovské nároky na výstavbu podporných zariadení a nabíjacích hromád. Odvetvie nabíjacích hromad dokončuje transformáciu z riadenej politikou na riadenú dopytom.

Vzhľadom na rastúci počet nových energetických vozidiel sa okrem zvýšenia hustoty rozloženia nabíjacích hromad musí ďalej skrátiť čas nabíjania. Jednosmerné nabíjacie hromady majú vyššiu rýchlosť nabíjania a kratšie časy nabíjania, ktoré sú vhodnejšie pre potreby dočasného a núdzového nabíjania používateľov elektrických vozidiel a môžu účinne vyriešiť problémy s úzkosťou z dojazdu elektrických vozidiel a úzkosťou z nabíjania. Preto sa v posledných rokoch trhový rozsah rýchleho nabíjania jednosmerným prúdom v novovybudovaných nabíjacích hromadách, najmä verejných nabíjacích hromadách, rýchlo rozrástol a stal sa hlavným trendom v mnohých hlavných mestách v Číne.

Aby sme to zhrnuli, na jednej strane, keďže počet nových energetických vozidiel neustále rastie, je potrebné neustále zlepšovať podpornú konštrukciu nabíjacích hromád. Na druhej strane používatelia elektrických vozidiel vo všeobecnosti sledujú rýchle nabíjanie jednosmerným prúdom. Hlavným trendom sa stali jednosmerné nabíjacie hromady a do dopytu sa dostali aj nabíjacie moduly. Štádium vývoja, v ktorom je ťah hlavnou hnacou silou.

(2) Vysoká hustota výkonu, široký rozsah napätia, vysoká účinnosť konverzie

Takzvané rýchle nabíjanie znamená vysoký nabíjací výkon. Preto pri rastúcom dopyte po rýchlom nabíjaní sa nabíjacie moduly naďalej vyvíjajú smerom k vysokému výkonu. Vysoký výkon nabíjacej hromady sa dosahuje dvoma spôsobmi. Jedným z nich je paralelné pripojenie viacerých nabíjacích modulov na dosiahnutie superpozície výkonu; druhým je zvýšenie jedného výkonu nabíjacieho modulu. Na základe technických potrieb zvyšovania hustoty výkonu, zmenšovania priestoru a znižovania zložitosti elektrickej architektúry je zvyšovanie výkonu jedného nabíjacieho modulu dlhodobým vývojovým trendom. Nabíjacie moduly mojej krajiny prešli tromi generáciami vývoja, od prvej generácie 7,5 kW po druhú generáciu 15/20 kW, a teraz sú v prechodnom období z druhej generácie na tretiu generáciu 30/40 kW. Vysokovýkonné nabíjacie moduly sa stali hlavným prúdom trhu. Zároveň, na základe konštrukčného princípu miniaturizácie, sa súčasne so zvýšením úrovne výkonu zvýšila aj hustota výkonu nabíjacích modulov.

Existujú dva spôsoby, ako dosiahnuť vyššiu úroveň výkonu pri rýchlonabíjaní jednosmerným prúdom: zvýšenie napätia a zvýšenie prúdu. Riešenie vysokoprúdového nabíjania prvýkrát prijala Tesla. Výhodou je, že náklady na optimalizáciu komponentov sú nižšie, ale vysoký prúd prinesie vyššie tepelné straty a vysoké požiadavky na odvod tepla a hrubšie vodiče znižujú pohodlie a podporujú V menšej miere. Vysokonapäťovým riešením je zvýšenie maximálneho prevádzkového napätia nabíjacieho modulu. V súčasnosti ide o bežne používaný model automobilkami. Môže brať do úvahy výhody zníženia spotreby energie, zlepšenia životnosti batérie, zníženia hmotnosti a úspory miesta. Vysokonapäťové riešenie vyžaduje, aby boli elektrické vozidlá vybavené vysokonapäťovou platformou na podporu aplikácií rýchleho nabíjania. V súčasnosti je rýchlonabíjacím riešením bežne používaným automobilkami 400V vysokonapäťová platforma. S výskumom a aplikáciou napäťovej platformy 800V sa úroveň napätia nabíjacieho modulu ďalej zlepší.

Zlepšenie účinnosti konverzie je technickým ukazovateľom, ktorý nabíjacie moduly vždy sledujú. Zlepšenie účinnosti premeny znamená vyššiu účinnosť nabíjania a nižšie straty. V súčasnosti je maximálna špičková účinnosť nabíjacích modulov vo všeobecnosti 95% ~ 96%. V budúcnosti, s vývojom elektronických komponentov, ako sú napájacie zariadenia tretej generácie a výstupné napätie nabíjacích modulov smerom k 800 V alebo dokonca 1 000 V, sa účinnosť konverzie ešte zlepší.

(3) Hodnota nabíjacích modulov ev sa zvyšuje

Nabíjací modul je základnou súčasťou nabíjacej hromady jednosmerným prúdom, ktorá predstavuje približne 50 % nákladov na hardvér nabíjacej hromady. Zlepšenie účinnosti nabíjania v budúcnosti závisí najmä od zlepšenia výkonu nabíjacích modulov. Na jednej strane viac paralelne zapojených nabíjacích modulov priamo zvýši hodnotu nabíjacieho modulu; na druhej strane zlepšenie úrovne výkonu a hustoty výkonu jedného nabíjacieho modulu závisí od optimalizovaného návrhu hardvérových obvodov a riadiaceho softvéru, ako aj technológie kľúčových komponentov. Prelomy, to sú kľúčové technológie na zlepšenie výkonu celej nabíjacej hromady, čo ešte zvýši hodnotu nabíjacieho modulu.

6. Technické bariéry v priemysle modulov nabíjania elektrickej energie

Technológia napájania je interdisciplinárny predmet, ktorý integruje technológiu topológie obvodov, digitálnu technológiu, magnetickú technológiu, technológiu komponentov, polovodičovú technológiu a technológiu tepelného dizajnu. Ide o technologicky náročný priemysel. Ako srdce nabíjačky jednosmerným prúdom, nabíjací modul priamo určuje účinnosť nabíjania, prevádzkovú stabilitu, bezpečnosť a spoľahlivosť nabíjačky a jej dôležitosť a hodnota sú vynikajúce. Produkt si vyžaduje veľké investície zdrojov a odborníkov od technologického výskumu a vývoja až po terminálové aplikácie. Ako vybrať elektronické komponenty a usporiadanie, upgrade a iterácia softvérového algoritmu, presné pochopenie aplikačných scenárov a vyspelé možnosti platformy kontroly kvality a testovania, to všetko bude mať priamy vplyv na kvalitu a stabilitu produktu. Pre nových účastníkov v odvetví je ťažké zhromaždiť rôzne technológie, personál a dáta aplikačných scenárov v krátkom časovom období a majú vysoké technické prekážky.