Нови тренд развоја могућности индустрије модула за пуњење енергетских возила

1. Преглед развоја индустрије модула за пуњење

Модули за пуњење су језгро DC пуњачких шипова за возила са новим енергетским погоном. Како стопа пенетрације и власништво над возилима са новим енергетским погоном у Кини наставља да расте, потражња за пуњачким шиповима расте. Пуњење возила са новим енергетским погоном подељено је на AC споро пуњење и DC брзо пуњење. DC брзо пуњење има карактеристике високог напона, велике снаге и брзог пуњења. Како тржиште тежи ефикасности пуњења, тржишна скала DC брзих пуњачких шипова и модула за пуњење наставља да се шири.

2. Технички ниво и карактеристике индустрије модула за пуњење електричних возила

Индустрија нових модула за пуњење електричних возила тренутно има техничке карактеристике као што су велика снага једног модула, висока фреквенција, минијатуризација, висока ефикасност конверзије и широк опсег напона.

Што се тиче снаге појединачних модула, индустрија нових модула за пуњење енергијом је доживела развој производа са капацитетом од 7,5 kW у 2014. години, константном струјом од 20A и 15 kW у 2015. години, и константном снагом од 25A и 15 kW у 2016. години. Тренутни модули за пуњење који се користе у главној популацији су 20 kW и 30 kW. Решења са једним модулом и конверзија на нова решења са једним модулом за напајање енергетских пуњача од 40 kW. Модули за пуњење велике снаге постали су тренд развоја тржишта у будућности.

Што се тиче излазног напона, Државна електропривредна мрежа је издала верзију из 2017. године „Стандарда за квалификацију и верификацију способности добављача опреме за пуњење електричних возила“, наводећи да је опсег излазног напона једносмерних пуњача 200-750V, а константни напон покрива најмање опсеге 400-500V и 600-750V. Стога, сви произвођачи модула генерално пројектују модуле за 200-750V и испуњавају захтеве за константну снагу. Са повећањем домета електричних возила и потражњом корисника возила на нову енергију за смањење времена пуњења, индустрија је предложила архитектуру супер брзог пуњења од 800V, а неке компаније су реализовале испоруку модула за једносмерно пуњење са широким опсегом излазног напона од 200-1000V.

Што се тиче високе фреквенције и минијатуризације модула за пуњење, снага појединачних модула нових напајања за пуњење енергије се повећала, али се њена запремина не може пропорционално проширити. Стога су повећање фреквенције прекидача и интеграција магнетних компоненти постали важно средство за повећање густине снаге.

Што се тиче ефикасности модула за пуњење, велике компаније у индустрији нових модула за пуњење енергијом генерално имају максималну вршну ефикасност од 95%-96%. У будућности, са развојем електронских компоненти као што су уређаји за напајање треће генерације и популаризацијом електричних возила са напоном од 800V или чак и вишим, са платформом високог напона, очекује се да ће индустрија увести производе са вршном ефикасношћу већом од 98%.

Како се густина снаге модула за пуњење повећава, то такође доноси веће проблеме са одвођењем топлоте. Што се тиче одвођења топлоте модула за пуњење, тренутна главна метода одвођења топлоте у индустрији је присилно хлађење ваздухом, а постоје и методе као што су затворени канали за хладни ваздух и хлађење водом. Хлађење ваздухом има предности ниске цене и једноставне структуре. Међутим, како се притисак одвођења топлоте даље повећава, недостаци хлађења ваздухом, ограничен капацитет одвођења топлоте и велика бука, постаће додатно очигледни. Опремање модула за пуњење и линије топа течним хлађењем постало је главно решење. технички правац.

3. Технолошки напредак убрзава развојне могућности продора нове енергетске индустрије

Последњих година, нова технологија у енергетској индустрији је наставила да напредује и доноси продоре, а повећање стопе пенетрације је подстакло континуирани развој индустрије модула за пуњење узводно. Значајно повећање густине енергије батерија решило је проблем недовољног домета возила са новим енергетским погоном, а примена модула за пуњење велике снаге је значајно скратила време пуњења, чиме се убрзава пенетрација возила са новим енергетским погоном и изградња носећих шипова за пуњење. У будућности се очекује да ће интеграција и продубљивање примене технологија као што су оптичко складиштење и интеграција пуњења и интеграција V2G мреже возила додатно убрзати пенетрацију нових енергетских индустрија и популаризацију потрошње.

4. Конкуренција у индустрији: Индустрија модула за пуњење је потпуно конкурентна, а тржишни простор производа је велики.

Модул за пуњење је основна компонента једносмерних шипова за пуњење. Са повећањем стопе пенетрације возила на нову енергију широм света, потрошачи су све више забринути због домета пуњења и практичности пуњења. Тржишна потражња за једносмерним брзим шиповима за пуњење је експлодирала, а домаће тржиште рада са шиповима за пуњење је порасло од . У раним данима, државна мрежа је била главна снага у диверзификованом развоју. Брзо се појавио низ оператера друштвеног капитала са производним и оперативним капацитетима опреме за шипове за пуњење. Домаћи произвођачи модула за пуњење наставили су да шире своју производњу и продају за изградњу носећих шипова за пуњење, а њихова свеобухватна конкурентност је наставила да јача.

Тренутно, након година итерације производа и развоја модула за пуњење, конкуренција у индустрији је довољна. Главни производи се развијају у правцу високог напона и велике густине снаге, а тржишни простор производа је велики. Предузећа у индустрији углавном остварују већи тржишни удео и ниво профита континуираним побољшањем топологије производа, алгоритама управљања, оптимизацијом хардвера и производних система итд.

5. Трендови развоја модула за пуњење електричних возила

Како модули за пуњење изазивају огромну потражњу на тржишту, технологија се наставља развијати ка високој густини снаге, широком опсегу напона и високој ефикасности конверзије.

1) Прелазак вођен политикама ка преосталом вођеном потражњом

Како би се подржао и промовисао развој возила на нове енергетске базе, изградњу пуњача је у раној фази углавном водила влада, и постепено је усмеравала развој индустрије ка ендогеном моделу вожње кроз политичку подршку. Од 2021. године, брзи развој возила на нове енергетске базе поставио је огромне захтеве за изградњу пратећих објеката и пуњача. Индустрија пуњача завршава трансформацију од оне вођене политиком до оне вођене потражњом.

Суочени са све већим бројем возила на нову енергију, поред повећања густине распореда пуњача, време пуњења мора се додатно скратити. Пуњачи једносмерном струјом имају веће брзине пуњења и краће време пуњења, што је погодније за привремене и хитне потребе корисника електричних возила за пуњење и може ефикасно решити проблеме стрепње око домета електричних возила и стрепње око пуњења. Стога је последњих година тржишна скала брзог пуњења једносмерном струјом у новоизграђеним пуњачима, посебно јавним пуњачима, брзо порасла и постала је главни тренд у многим централним градовима Кине.

Укратко, с једне стране, како број возила на нову енергију наставља да расте, носећа конструкција пуњача мора се континуирано побољшавати. С друге стране, корисници електричних возила углавном теже брзом једносмерном пуњењу. Једносмерни пуњачи су постали главни тренд, а модули за пуњење су такође ушли у потражњу. Фаза развоја у којој је повлачење главна покретачка снага.

(2) Висока густина снаге, широк опсег напона, висока ефикасност конверзије

Такозвано брзо пуњење значи велику снагу пуњења. Стога, под растућом потражњом за брзим пуњењем, модули за пуњење настављају да се развијају у правцу велике снаге. Велика снага пуњача се постиже на два начина. Један је паралелно повезивање више модула за пуњење како би се постигла суперпозиција снаге; други је повећање појединачне снаге модула за пуњење. На основу техничких потреба за повећањем густине снаге, смањењем простора и смањењем сложености електричне архитектуре, повећање снаге једног модула за пуњење је дугорочни тренд развоја. Модули за пуњење у мојој земљи прошли су кроз три генерације развоја, од прве генерације од 7,5 kW до друге генерације од 15/20 kW, и сада су у периоду конверзије са друге на трећу генерацију од 30/40 kW. Модули за пуњење велике снаге постали су главни ток на тржишту. Истовремено, на основу принципа минијатуризације дизајна, густина снаге модула за пуњење се такође повећавала истовремено са повећањем нивоа снаге.

Постоје два пута за постизање већег нивоа снаге DC брзог пуњења: повећање напона и повећање струје. Решење за пуњење високом струјом први је усвојио Тесла. Предност је у томе што су трошкови оптимизације компоненти нижи, али висока струја ће донети већи губитак топлоте и високе захтеве за одвођење топлоте, а дебље жице смањују практичност и у мањој мери подстичу. Високонапонско решење је повећање максималног радног напона модула за пуњење. Тренутно је то модел који често користе произвођачи аутомобила. Може узети у обзир предности смањења потрошње енергије, побољшања трајања батерије, смањења тежине и уштеде простора. Високонапонско решење захтева да електрична возила буду опремљена високонапонском платформом за подршку апликацијама за брзо пуњење. Тренутно, решење за брзо пуњење које обично користе аутомобилске компаније је високонапонска платформа од 400V. Истраживањем и применом платформе напона од 800V, ниво напона модула за пуњење ће се додатно побољшати.

Побољшање ефикасности конверзије је технички индикатор коме модули за пуњење увек теже. Побољшање ефикасности конверзије значи већу ефикасност пуњења и мање губитке. Тренутно, максимална вршна ефикасност модула за пуњење је генерално 95%~96%. У будућности, са развојем електронских компоненти као што су уређаји за напајање треће генерације и излазним напоном модула за пуњење који се креће ка 800V или чак 1000V, ефикасност конверзије ће се додатно побољшати.

(3) Вредност модула за пуњење електричних возила се повећава

Модул за пуњење је основна компонента DC пуњача, чинећи око 50% трошкова хардвера пуњача. Побољшање ефикасности пуњења у будућности углавном зависи од побољшања перформанси модула за пуњење. С једне стране, више модула за пуњење повезаних паралелно директно ће повећати вредност модула за пуњење; с друге стране, побољшање нивоа снаге и густине снаге појединачног модула за пуњење зависи од оптимизованог дизајна хардверских кола и софтвера за управљање, као и од технологије кључних компоненти. Продори, то су кључне технологије за побољшање снаге целог пуњача, што ће додатно повећати вредност модула за пуњење.

6. Техничке баријере у индустрији модула за пуњење електричних возила

Технологија напајања је интердисциплинарна област која интегрише технологију топологије кола, дигиталну технологију, магнетну технологију, технологију компоненти, технологију полупроводника и технологију термичког дизајна. То је технолошки интензивна индустрија. Као срце DC пуњача, модул за пуњење директно одређује ефикасност пуњења, оперативну стабилност, безбедност и поузданост пуњача, а његов значај и вредност су изузетни. Производ захтева велика улагања ресурса и стручњака, од истраживања и развоја технологије до примене терминала. Како одабрати електронске компоненте и распоред, надоградња и итерација софтверског алгоритма, прецизно разумевање сценарија примене и могућности зреле платформе за контролу квалитета и тестирање, све ће то директно утицати на квалитет и стабилност производа. Новим учесницима у индустрији је тешко да акумулирају различите технологије, особље и податке о сценаријима примене у кратком временском периоду, а имају и велике техничке баријере.