Новий енергетичний зарядний модуль для транспортних засобів, тенденція розвитку індустрії можливостей

1. Огляд розвитку індустрії зарядних модулів

Зарядні модулі є основою зарядних пристроїв постійного струму для нових транспортних засобів. Оскільки рівень проникнення та кількість нових транспортних засобів у Китаї продовжує зростати, попит на зарядні пристрої зростає. Зарядка транспортних засобів нової енергії поділяється на повільну зарядку змінним струмом і швидку зарядку постійним струмом. Швидка зарядка постійним струмом має характеристики високої напруги, високої потужності та швидкої зарядки. У міру того, як ринок шукає ефективність заряджання, масштаб ринку швидкої зарядки постійного струму та зарядних модулів продовжує розширюватися. .

2. Технічний рівень і характеристики індустрії зарядних модулів EV

Нова індустрія зарядних модулів зарядних пристроїв для електромобілів наразі має такі технічні характеристики, як один модуль високої потужності, високої частоти, мініатюризації, високої ефективності перетворення та широкого діапазону напруги.

Що стосується потужності одного модуля, нова індустрія зарядних модулів для зарядки енергії пережила розробку основного продукту 7,5 кВт у 2014 році, постійного струму 20 А та 15 кВт у 2015 році та постійної потужності 25 А та 15 кВт у 2016 році. Поточні основні модулі зарядки додатків 20 кВт і 30 кВт. Одномодульні рішення та перетворення на 40 кВт нової зарядки енергії. Одномодульні рішення. Модулі зарядки високої потужності стали тенденцією розвитку ринку в майбутньому.

Що стосується вихідної напруги, Державна електромережа випустила версію 2017 року «Стандартів перевірки кваліфікації та здібностей для постачальників зарядного обладнання для електромобілів», у якій зазначено, що діапазон вихідної напруги зарядних пристроїв постійного струму становить 200-750 В, а постійна напруга живлення охоплює принаймні діапазони 400-500 В і 600-750 В. Тому всі виробники модулів зазвичай розробляють модулі для 200-750 В і відповідають постійним вимогам до потужності. Зі збільшенням запасу ходу електромобілів і попитом нових користувачів енерготранспортних засобів на скорочення часу зарядки галузь запропонувала архітектуру надшвидкої зарядки 800 В, а деякі компанії реалізували постачання зарядних модулів постійного струму з широким зарядним модулем. діапазон вихідної напруги 200-1000В. .

З точки зору високої частоти та мініатюризації зарядних модулів, потужність одномашинних модулів нових блоків живлення зарядної енергії збільшилася, але її обсяг не може бути пропорційно розширений. Таким чином, збільшення частоти перемикання та інтегрування магнітних компонентів стали важливими засобами для збільшення щільності потужності.

З точки зору ефективності зарядного модуля, великі компанії в галузі нових зарядних модулів для зарядки енергії зазвичай мають максимальну пікову ефективність 95%-96%. У майбутньому, з розвитком електронних компонентів, таких як електропристрої третього покоління, і популяризацією електромобілів з напругою 800 В або навіть вище. З платформою високої напруги очікується, що галузь запустить продукти з піковою ефективністю понад 98% .

Зі збільшенням щільності потужності зарядних модулів виникають проблеми з розсіюванням тепла. Що стосується розсіювання тепла зарядними модулями, то основним методом розсіювання тепла в галузі є примусове повітряне охолодження, а також існують такі методи, як закриті канали холодного повітря та водяне охолодження. Повітряне охолодження має переваги низької вартості та простої конструкції. Однак у міру подальшого збільшення тиску розсіювання тепла недоліки повітряного охолодження, обмежена здатність розсіювання тепла та високий рівень шуму, стануть очевидними. Основним рішенням стало оснащення зарядного модуля і гарматної лінії рідинним охолодженням. технічний напрямок.

3. Технічний прогрес прискорює розвиток можливостей проникнення нової енергетики

В останні роки нові технології енергетичної промисловості продовжували прогресувати та досягати проривів, а збільшення рівня проникнення сприяло постійному розвитку індустрії зарядних модулів. Значне збільшення щільності енергії батареї вирішило проблему недостатнього запасу ходу нових енергетичних транспортних засобів, а застосування зарядних модулів високої потужності значно скоротило час зарядки, таким чином прискоривши проникнення нових енергетичних транспортних засобів і будівництво опорних зарядних паль . Очікується, що в майбутньому інтеграція та поглиблене застосування таких технологій, як інтеграція оптичних накопичувачів та зарядки та інтеграція транспортних мереж V2G, ще більше прискорить проникнення нових галузей енергетики та популяризацію споживання.

4. Конкуренція в галузі: галузь зарядних модулів є повністю конкурентоспроможною, а ринок продукції великий.

Зарядний модуль є основним компонентом зарядних паль постійного струму. Зі збільшенням рівня проникнення транспортних засобів на новій енергії в усьому світі споживачі все більше хвилюються щодо дальності заряджання та зручності заряджання. Ринковий попит на зарядні стовпи для швидкої зарядки постійного струму вибухнув, а внутрішній ринок роботи з зарядними стовпами виріс з У перші дні державна мережа була головною силою в диверсифікованому розвитку. Швидко з’явилася низка операторів соціального капіталу, які мають як виробництво обладнання для зарядних паль, так і експлуатаційні можливості. Вітчизняні виробники зарядних модулів продовжували розширювати масштаби виробництва та продажів для будівництва опорних зарядних паль, а їх всеосяжна конкурентоспроможність продовжувала зміцнюватися. .

Зараз, після багатьох років ітерації продуктів і розробки зарядних модулів, конкуренція в галузі є достатньою. Основні продукти розвиваються в напрямку високої напруги та високої щільності потужності, а ринковий простір продукту великий. Підприємства галузі в основному отримують вищу частку ринку та рівні прибутку шляхом постійного вдосконалення топології продукту, алгоритмів керування, оптимізації обладнання та виробничих систем тощо.

5. Тенденції розвитку зарядних модулів EV

Оскільки зарядні модулі викликають величезний попит на ринку, технологія продовжує розвиватися в напрямку високої щільності потужності, широкого діапазону напруги та високої ефективності перетворення.

1) Перехід, зумовлений політикою, до попиту

З метою підтримки та сприяння розробці нових енергетичних транспортних засобів будівництво зарядних паль в основному велося під керівництвом уряду на ранній стадії, і поступово спрямовував розвиток галузі до ендогенної моделі водіння через політичну підтримку. З 2021 року стрімкий розвиток нових енергетичних транспортних засобів висунув величезні вимоги до будівництва опорних споруд і зарядних паль. Індустрія зарядних паль завершує перехід від керованої політикою до керованої попитом.

Зіткнувшись зі збільшенням кількості нових транспортних засобів, що працюють на енергії, окрім збільшення щільності розміщення зарядних стовпів, необхідно ще більше скоротити час заряджання. Зарядні пристрої постійного струму мають вищу швидкість заряджання та менший час заряджання, що більше підходить для тимчасових та екстрених потреб користувачів електромобілів у зарядці та може ефективно вирішити проблеми тривоги про запас електромобіля та хвилювання щодо зарядки. Таким чином, в останні роки масштаб ринку швидкої зарядки постійним струмом у нещодавно побудованих зарядних стовпах, особливо громадських зарядних стовпах, швидко зріс і став основною тенденцією в багатьох центральних містах Китаю.

Підсумовуючи, з одного боку, оскільки кількість нових енергетичних транспортних засобів продовжує зростати, опорна конструкція зарядних паль потребує постійного вдосконалення. З іншого боку, користувачі електромобілів зазвичай прагнуть швидкої зарядки постійним струмом. Зарядні блоки постійного струму стали основною тенденцією, і зарядні модулі також увійшли в попит. Стадія розвитку, на якій головною рушійною силою є тяга.

(2) Висока щільність потужності, широкий діапазон напруги, висока ефективність перетворення

Так звана швидка зарядка означає високу потужність заряду. Тому в умовах зростаючого попиту на швидку зарядку зарядні модулі продовжують розвиватися в напрямку високої потужності. Висока потужність зарядної палі досягається двома способами. Один полягає в паралельному підключенні кількох зарядних модулів для досягнення суперпозиції потужності; інший – збільшити одну потужність зарядного модуля. Виходячи з технічних потреб збільшення щільності потужності, зменшення простору та зменшення складності електричної архітектури, збільшення потужності одного зарядного модуля є довгостроковою тенденцією розвитку. Зарядні модулі моєї країни пройшли розвиток трьох поколінь, від першого покоління 7,5 кВт до другого покоління 15/20 кВт, і зараз перебувають у періоді переходу від другого покоління до третього покоління 30/40 кВт. Модулі зарядки високої потужності стали мейнстрімом ринку. У той же час, виходячи з принципу мініатюризації, щільність потужності зарядних модулів також зросла одночасно зі збільшенням рівня потужності.

Існує два шляхи досягнення високого рівня потужності швидкої зарядки постійним струмом: збільшення напруги та збільшення струму. Рішення для заряджання сильним струмом вперше було прийнято Tesla. Перевага полягає в тому, що вартість оптимізації компонентів нижча, але високий струм призведе до вищих тепловтрат і високих вимог до тепловіддачі, а товщі дроти зменшують зручність і сприяють меншою мірою. Високовольтним рішенням є збільшення максимальної робочої напруги зарядного модуля. В даний час це широко використовувана модель виробниками автомобілів. Він може врахувати переваги зменшення споживання енергії, покращення терміну служби акумулятора, зменшення ваги та економії місця. Рішення з високою напругою вимагає, щоб електромобілі були оснащені високовольтною платформою для підтримки програм швидкої зарядки. В даний час рішенням для швидкої зарядки, яке зазвичай використовують автомобільні компанії, є високовольтна платформа 400 В. Завдяки дослідженню та застосуванню платформи напруги 800 В рівень напруги зарядного модуля буде додатково покращений.

Підвищення ефективності перетворення є технічним показником, до якого завжди прагнуть зарядні модулі. Підвищення ефективності перетворення означає вищу ефективність заряджання та менші втрати. Зараз максимальна пікова ефективність зарядних модулів зазвичай становить 95%~96%. У майбутньому, з розвитком електронних компонентів, таких як пристрої живлення третього покоління, і вихідна напруга зарядних модулів рухається до 800 В або навіть 1000 В, ефективність перетворення буде ще більше покращена.

(3) Вартість зарядних модулів EV зростає

Зарядний модуль є основним компонентом зарядного блоку постійного струму, на який припадає близько 50% вартості апаратного забезпечення зарядного блоку. Підвищення ефективності зарядки в майбутньому в основному залежить від покращення продуктивності зарядних модулів. З одного боку, більша кількість зарядних модулів, з’єднаних паралельно, безпосередньо збільшить вартість зарядного модуля; з іншого боку, підвищення рівня потужності та щільності потужності одного зарядного модуля залежить від оптимізованої конструкції апаратних схем і програмного забезпечення керування, а також від технології ключових компонентів. Проривні, це ключові технології для підвищення потужності всієї зарядної купи, що ще більше підвищить цінність зарядного модуля.

6. Технічні перешкоди в галузі зарядних модулів електромобілів

Технологія джерел живлення — це міждисциплінарний предмет, який об’єднує технологію топології схем, цифрову технологію, магнітну технологію, технологію компонентів, технологію напівпровідників і технологію теплового проектування. Це технологічно інтенсивна галузь. Будучи серцем зарядної колони постійного струму, зарядний модуль безпосередньо визначає ефективність зарядки, стабільність роботи, безпеку та надійність зарядної колони, і його важливість і цінність є видатними. Продукт потребує великих інвестицій ресурсів і професіоналів від технологічних досліджень і розробки до термінального застосування. Те, як вибрати електронні компоненти та компонування, оновлення програмного алгоритму та ітерації, точне розуміння сценаріїв застосування, а також зрілі можливості контролю якості та тестування платформи – усе це вплине на якість і стабільність продукту. Новим учасникам галузі важко накопичити різні технології, персонал і дані про сценарії застосування за короткий проміжок часу, і вони мають високі технічні бар’єри.