Trend priložnosti za razvoj industrije novih modulov za polnjenje vozil z energijo

1. Pregled razvoja industrije polnilnih modulov

Polnilni moduli so jedro polnilnih kupov z enosmernim tokom za nova energetska vozila. Ker se stopnja prodora in lastništvo novih energetskih vozil na Kitajskem še naprej povečujeta, se povečuje povpraševanje po polnilnikih. Polnjenje vozil z novo energijo je razdeljeno na počasno polnjenje z izmeničnim tokom in hitro polnjenje z enosmernim tokom. Hitro polnjenje z enosmernim tokom ima značilnosti visoke napetosti, visoke moči in hitrega polnjenja. Medtem ko trg sledi učinkovitosti polnjenja, se tržni obseg kupov in polnilnih modulov za hitro polnjenje z enosmernim tokom še naprej širi. .

2. Tehnična raven in značilnosti industrije polnilnih modulov EV

Nova industrija polnilnih modulov za polnjenje električnih vozil ima trenutno tehnične značilnosti, kot so velika moč enega modula, visoka frekvenca, miniaturizacija, visoka učinkovitost pretvorbe in širok razpon napetosti.

Kar zadeva moč enega modula, je nova industrija polnilnih modulov za polnjenje pilotov leta 2014 doživela glavni razvoj izdelkov s 7,5 kW, leta 2015 s konstantnim tokom 20 A in 15 kW ter leta 2016 s konstantno močjo 25 A in 15 kW. Trenutni polnilni moduli za glavne aplikacije so 20kW in 30kW. Rešitve z enim modulom in pretvorba v 40kW novo napajalno napravo za polnjenje z energijo z enim modulom. Visokozmogljivi polnilni moduli so postali trend razvoja trga v prihodnosti.

Kar zadeva izhodno napetost, je državno omrežje izdalo različico iz leta 2017 »Standardov za preverjanje usposobljenosti in sposobnosti za dobavitelje opreme za polnjenje električnih vozil«, ki navaja, da je razpon izhodne napetosti polnilnikov DC 200–750 V, konstantna napajalna napetost pa pokriva vsaj območja 400-500V in 600-750V. Zato vsi proizvajalci modulov na splošno oblikujejo module za 200–750 V in izpolnjujejo stalne zahteve glede moči. S povečanjem dosega električnih vozil in povpraševanjem novih uporabnikov energetskih vozil po skrajšanju časa polnjenja je industrija predlagala arhitekturo super hitrega polnjenja 800 V, nekatera podjetja pa so izvedla dobavo polnilnih modulov za polnjenje z enosmernim tokom s široko območje izhodne napetosti 200-1000V. .

Z vidika visoke frekvence in miniaturizacije polnilnih modulov se je povečala moč enostrojnih modulov novih napajalnikov za polnilno energijo, vendar njenega obsega ni mogoče sorazmerno povečati. Zato sta povečanje preklopne frekvence in integracija magnetnih komponent postala pomembna sredstva za povečanje gostote moči.

Kar zadeva učinkovitost polnilnega modula, imajo večja podjetja v industriji novih polnilnih modulov za polnjenje kupe na splošno največjo največjo učinkovitost 95–96 %. V prihodnosti naj bi z razvojem elektronskih komponent, kot so napajalne naprave tretje generacije, in popularizacijo električnih vozil z 800 V ali celo višjo. Z visokonapetostno platformo se pričakuje, da bo industrija uvedla izdelke z največjo učinkovitostjo več kot 98 %. .

Ker se gostota moči polnilnih modulov povečuje, to prinaša tudi večje težave z odvajanjem toplote. Kar zadeva odvajanje toplote polnilnih modulov, je trenutna glavna metoda odvajanja toplote v industriji prisilno hlajenje z zrakom, obstajajo pa tudi metode, kot so zaprti kanali hladnega zraka in vodno hlajenje. Zračno hlajenje ima prednosti nizkih stroškov in enostavne strukture. Ko pa se tlak odvajanja toplote še povečuje, bodo slabosti omejene zmogljivosti odvajanja toplote zračnega hlajenja in visok hrup še bolj očitne. Opremljanje polnilnega modula in linije pištole s tekočinskim hlajenjem je postalo glavna rešitev. tehnična smer.

3. Tehnološki napredek pospešuje razvojne možnosti prodora nove energetske industrije

V zadnjih letih je nova tehnologija energetske industrije še naprej napredovala in dosegala preboje, povečanje stopnje prodora pa je spodbudilo stalen razvoj industrije polnilnih modulov navzgor. Znatno povečanje energijske gostote baterije je rešilo problem premajhnega dosega novih energetskih vozil, uporaba visoko zmogljivih polnilnih modulov pa je močno skrajšala čas polnjenja, s čimer se je pospešil prodor novih energetskih vozil in izgradnja nosilnih polnilnih pilotov. . V prihodnosti naj bi integracija in poglobljena uporaba tehnologij, kot sta integracija optičnega shranjevanja in polnjenja ter integracija omrežja vozil V2G, še pospešila prodor novih energetskih industrij in popularizacijo porabe.

4. Konkurenca v panogi: industrija polnilnih modulov je popolnoma konkurenčna in proizvodni trg je velik.

Polnilni modul je osrednja komponenta DC polnilnih pilotov. S povečanjem stopnje prodora vozil na novo energijo po vsem svetu so potrošniki vse bolj zaskrbljeni glede dosega polnjenja in udobja polnjenja. Tržno povpraševanje po polnilnih pilotih s hitrim polnjenjem z enosmernim tokom je eksplodiralo in domači trg delovanja polnilnih pilotov je zrasel iz V prvih dneh je bilo državno omrežje glavna sila v raznolikem razvoju. Hitro so se pojavili številni operaterji družbenega kapitala, ki imajo tako opremo za polnjenje pilotov kot proizvodne zmogljivosti. Domači proizvajalci polnilnih modulov so še naprej širili obseg proizvodnje in prodaje za gradnjo nosilnih polnilnih pilotov, njihova celovita konkurenčnost pa se je še naprej krepila. .

Trenutno je po letih iteracije izdelkov in razvoja polnilnih modulov konkurenca v industriji zadostna. Glavni izdelki se razvijajo v smeri visoke napetosti in visoke gostote moči, trg izdelkov pa je velik. Podjetja v panogi večinoma pridobijo višji tržni delež in dobiček z nenehnim izboljševanjem topologije izdelkov, kontrolnih algoritmov, optimizacijo strojne opreme in proizvodnih sistemov itd.

5. Trendi razvoja polnilnih modulov EV

Ker polnilni moduli povzročajo veliko povpraševanje na trgu, se tehnologija še naprej razvija v smeri visoke gostote moči, širokega razpona napetosti in visoke učinkovitosti pretvorbe.

1) Premik, ki ga vodi politika, na povpraševanje

Da bi podprli in spodbudili razvoj novih energetskih vozil, je gradnjo polnilnih pilotov v zgodnji fazi v glavnem vodila vlada in s politično podporo postopoma usmerjala razvoj industrije k endogenemu modelu vožnje. Od leta 2021 je hiter razvoj novih energetskih vozil postavil velike zahteve pri gradnji podpornih objektov in polnilnih pilotov. Industrija polnilnih pilotov zaključuje preobrazbo iz politično vodene v povpraševanje.

Soočeni z naraščajočim številom novih energetskih vozil je treba poleg povečanja gostote postavitve polnilnih kupov še dodatno skrajšati čas polnjenja. Polnilne enote z enosmernim tokom imajo višje hitrosti polnjenja in krajše čase polnjenja, ki so bolj primerni za začasne in nujne potrebe uporabnikov električnih vozil po polnjenju ter lahko učinkovito rešijo težave glede dosega električnih vozil in tesnobe zaradi polnjenja. Zato je v zadnjih letih tržni obseg hitrega polnjenja z enosmernim tokom v novozgrajenih polnilnih pilotih, zlasti javnih polnilnih pilotih, hitro narasel in je postal glavni trend v številnih osrednjih mestih na Kitajskem.

Če povzamemo, po eni strani, ker število novih energetskih vozil še naprej narašča, je treba podporno konstrukcijo polnilnih pilotov nenehno izboljševati. Po drugi strani pa si uporabniki električnih vozil na splošno prizadevajo za hitro polnjenje z enosmernim tokom. Polnilne enote z enosmernim tokom so postale glavni trend, v povpraševanje pa so vstopili tudi polnilni moduli. Stopnja razvoja, v kateri je privlačnost glavna gonilna sila.

(2) Visoka gostota moči, širok razpon napetosti, visoka učinkovitost pretvorbe

Tako imenovano hitro polnjenje pomeni visoko moč polnjenja. Zato se ob naraščajočem povpraševanju po hitrem polnjenju polnilni moduli še naprej razvijajo v smeri visoke moči. Visoka moč polnilnega kupa se doseže na dva načina. Ena je vzporedna povezava več polnilnih modulov, da se doseže superpozicija moči; drugi je povečanje posamezne moči polnilnega modula. Na podlagi tehničnih potreb povečanja gostote moči, zmanjšanja prostora in zmanjšanja kompleksnosti električne arhitekture je povečanje moči enega polnilnega modula dolgoročni razvojni trend. polnilni moduli moje države so šli skozi tri generacije razvoja, od prve generacije 7,5 kW do druge generacije 15/20 kW, in so zdaj v obdobju pretvorbe iz druge generacije v tretjo generacijo 30/40 kW. Visokozmogljivi polnilni moduli so postali glavni tok trga. Hkrati se je na podlagi načela oblikovanja miniaturizacije sočasno s povečanjem ravni moči povečala tudi gostota moči polnilnih modulov.

Obstajata dve poti za doseganje hitrega DC polnjenja z večjo močjo: povečanje napetosti in povečanje toka. Rešitev za polnjenje z visokim tokom je prvi sprejel Tesla. Prednost je, da so stroški optimizacije komponent nižji, vendar bo visok tok prinesel večje toplotne izgube in visoke zahteve glede odvajanja toplote, debelejše žice pa zmanjšajo udobje in v manjši meri spodbujajo. Visokonapetostna rešitev je povečanje največje delovne napetosti polnilnega modula. Trenutno je to model, ki ga pogosto uporabljajo proizvajalci avtomobilov. Upošteva lahko prednosti zmanjšanja porabe energije, izboljšanja življenjske dobe baterije, zmanjšanja teže in prihranka prostora. Visokonapetostna rešitev zahteva, da so električna vozila opremljena z visokonapetostno platformo za podporo hitrih polnilnih aplikacij. Trenutno je rešitev za hitro polnjenje, ki jo običajno uporabljajo avtomobilska podjetja, visokonapetostna platforma 400 V. Z raziskavo in uporabo napetostne platforme 800 V bo napetostni nivo polnilnega modula še izboljšan.

Izboljšanje učinkovitosti pretvorbe je tehnični indikator, ki mu polnilni moduli vedno sledijo. Izboljšanje učinkovitosti pretvorbe pomeni večjo učinkovitost polnjenja in manjše izgube. Trenutno je največja konična učinkovitost polnilnih modulov na splošno 95 %~96 %. V prihodnosti se bo z razvojem elektronskih komponent, kot so napajalne naprave tretje generacije, in izhodna napetost polnilnih modulov premikala proti 800 V ali celo 1000 V, učinkovitost pretvorbe še izboljšana.

(3) Vrednost polnilnih modulov EV se poveča

Polnilni modul je osrednja komponenta polnilnega kupa DC, ki predstavlja približno 50 % stroškov strojne opreme polnilnega kupa. Izboljšanje učinkovitosti polnjenja v prihodnosti je odvisno predvsem od izboljšanja zmogljivosti polnilnih modulov. Po eni strani bo več vzporedno povezanih polnilnih modulov neposredno povečalo vrednost polnilnega modula; po drugi strani pa je izboljšanje ravni moči in gostote moči posameznega polnilnega modula odvisno od optimizirane zasnove strojnih vezij in krmilne programske opreme ter tehnologije ključnih komponent. Prebojne, to so ključne tehnologije za izboljšanje moči celotnega polnilnega kupa, kar bo še povečalo vrednost polnilnega modula.

6. Tehnične ovire v industriji polnilnih modulov za električna vozila

Tehnologija napajanja je interdisciplinarni predmet, ki združuje tehnologijo topologije vezja, digitalno tehnologijo, magnetno tehnologijo, tehnologijo komponent, tehnologijo polprevodnikov in tehnologijo toplotnega načrtovanja. Je tehnološko intenzivna panoga. Kot srce enosmernega polnilnega kupa polnilni modul neposredno določa učinkovitost polnjenja, stabilnost delovanja, varnost in zanesljivost polnilnega kupa, njegov pomen in vrednost pa sta izjemna. Izdelek zahteva veliko naložbo virov in strokovnjakov od tehnoloških raziskav in razvoja do terminalske aplikacije. Kako izbrati elektronske komponente in postavitev, nadgradnja in ponavljanje programskega algoritma, natančno razumevanje aplikacijskih scenarijev ter zrel nadzor kakovosti in zmožnosti platforme za preskušanje bodo vplivali na kakovost in stabilnost izdelka. Za nove udeležence v panogi je težko v kratkem času zbrati podatke o različnih tehnologijah, osebju in aplikacijskih scenarijih, poleg tega imajo visoke tehnične ovire.