1. Introduzione à u Modulu di carica
1.1 Sviluppu di Carica Pile
L'industria di pile di carica hè in crescita per più di deci anni è hè entrata in una era di crescita rapida. 2006-2015 hè stata a tappa embrionale di l'industria di a pila di carica in Cina. In u 2006, BYD hà stabilitu a prima stazione di carica di vittura in a so sede in Shenzhen. In u 2008, a prima stazione di ricarica centralizzata in Cina hè stata custruita durante i Ghjochi Olimpichi di Pechino. In questu stadiu, i pali di carica sò stati custruiti principarmenti da u guvernu, è u capitale di l'impresa suciale ùn hè micca intrutu. 2015-2020 hè statu u primu periodu di crescita di pile di carica. Dopu chì u statu hà publicatu "Guidelines for the Development of Electric Vehicle Charging Infrastructure (2015-2020)" in 2015, hà attrattu un pocu di capitale suciale per entra in l'industria di carica di pile. Da questu puntu in u tempu, l'industria di pile di carica hà ufficialmente l'attributi di u capitale suciale. 2020-a data hè u periodu chjave di crescita di pile di carica. Duranti stu periodu, u guvernu hà emessu parechje pulitiche per sustene e pile di carica. In marzu di u 2021, a carica hè stata inclusa in a custruzzione di una nova infrastruttura, stimulendu l'imprese di l'industria per espansione ulteriormente a capacità è aumentà a produzzione. Finu a ora, l'industria di pile di carica hè sempre in un periodu di crescita chjave, è u numeru di pile di carica hè previstu di cuntinuà à cresce rapidamente.
1.2. Introduzione à e cumpagnie di moduli di carica
Da u tipu attuale di u modulu, i moduli di carica esistenti includenu u modulu di carica ACDC, u modulu di carica DCDC è u modulu di carica bidirezionale V2G. L'ACDC hè aduprata per pile di carica unidirezionale, chì hè u modulu di carica più utilizatu è più utilizatu. DCDC hè utilizatu per a carica fotovoltaica di e batterie è a carica di e batterie di i veiculi, è hè utilizata in prughjetti di almacenamentu è carica fotovoltaica o prughjetti di almacenamento è carica. U modulu di carica V2G hè di risolve a futura funzione interattiva di u veiculu-grid o i bisogni di carica bidirezionale di e centrali energetiche.
Da a rilazioni di furnimentu di pile di carica, i moduli di carica sò principarmenti divisi in duie categurie, unu hè u tipu d'autoproduzione è l'usu, rapprisintatu da TELD, Sinexcel Electric, KSTAR, etc.; l'altru hè u tipu di furnimentu, rapprisintatu da INFYPOWER, UUGREENPOWER, Tonhe Elect, SZWINLINE, HUAWEI, Shenzhen Megmeet, ENSDS, etc.
1.3 Mercatu di moduli di carica
I primi trè pruduttori di moduli in termini di spedizioni di moduli in 2022 sò INFYPOWER, Teladian è Youyou Green Energy. Frà elli, INFYPOWER cunta principalmente per i mercati d'oltremare è e cumpagnie di rete elettrica. Teladian, cum'è un operatore di ricarica domestica di punta, occupa a mità di u mercatu domesticu, seguitu da UUGREENPOWER, SZWINLINE, HUAWEI, etc.
A dimensione di u mercatu di u modulu è a parte in 2023. Sicondu u riassuntu annuale è l'analisi comparativa di ogni cumpagnia, in u mercatu di moduli di carica totali chì includenu tutti i participanti in 2023, e prime cinque cumpagnie in quantu à a quota di mercatu sò: INFYPOWER, UUGREENPOWER, Tonhe Elect , SZWINLINE, Sinexcel Electric; paragunatu cù 2023, Tonghe Technology hà fattu prugressu evidenti. L'unicu ciò chì ùn hè micca cambiatu hè chì INFYPOWER, chì hè statu longu in u cima di a lista, hà mantinutu una quota di mercatu di più di 33%.
2. Introduzione à a tendenza di sviluppu di i moduli di carica
Cù l'avventu di i veiculi elettrichi di grande scala, i mucchi di carica simplici sò ovviamente incapaci di sustene u sviluppu di i veiculi elettrichi di grande scala, è a strada di a tecnulugia di a rete di carica hè diventata un cunsensu in a nova industria di carica di i veiculi d'energia. Hè simplice per fà pile di carica, ma hè assai cumplicatu per fà tecnulugia di rete di carica. A reta di ricarica hè un sistema ecologicu interindustriale è cross-professionale, chì implica almenu 10 campi di tecnulugia cum'è l'elettronica di putere, u cuntrollu di dispatch, big data, piattaforma nuvola, intelligenza artificiale, Internet industriale, distribuzione di substazione, cuntrollu di l'ambiente intelligente, sistema. integrazione, è u funziunamentu intelligente è mantenimentu. L'integrazione prufonda di queste tecnulugia pò assicurà l'integrità di u sistema di rete di carica.
L'ostaculi tecnichi core di u modulu di carica si trovanu in u disignu di a struttura topologica è e capacità d'integrazione. I cumpunenti chjave di u modulu di carica sò i dispositi di putenza, cumpunenti magnetichi, resistori è capacitors, chips, PCB, etc. Quandu u modulu di carica hè travagliatu, a putenza AC trifase hè rettificata da u circuitu di correzione di fattore di putenza attiva (PFC) è diventa una putenza DC per furnisce u circuitu di cunversione DC / DC. L'algoritmu di u software di u controller agisce nantu à l'interruttore di l'alimentazione di u semiconduttore attraversu u circuitu di drive per cuntrullà a tensione di output è u currente di u modulu di carica, carricà cusì u pacchettu di batteria. A struttura interna di u modulu di carica hè cumplessa, è un solu pruduttu cuntene un numeru relativamente grande di cumpunenti. U disignu di a struttura topologica determina direttamente l'efficienza è u rendiment di u produttu, è u disignu di a struttura di dissipazione di u calore determina l'efficienza di dissipazione di u calore di u pruduttu, chì hà un altu sogliu tècnicu.
Cum'è un pruduttu elettronicu di putenza cù un sogliu tecnicu altu, u modulu di carica deve cunsiderà parechji paràmetri per ottene una alta qualità, cum'è: volume, massa, metudu di dissipazione di calore, tensione di output, currente, efficienza, densità di putenza, rumore, funziunamentu. temperatura, perdita di standby, etc. Prima, pile di carica avianu un putere bassu è una qualità povira, è i requisiti per i moduli di carica ùn eranu micca altu. In ogni casu, sottu a tendenza di l'alta putenza, i moduli di carica di bassa qualità causanu prublemi maiò in a tappa di u funziunamentu di a pila di carica è aumentanu i costi di u funziunamentu è di mantenimentu dopu. Dunque, i requisiti di e cumpagnie di pila di carica per a qualità di i moduli di carica sò previsti per aumentà ulteriormente, è i requisiti più elevati saranu posti nantu à e capacità tecniche di i pruduttori di moduli di carica.
2.1. Standardizazione di u modulu di carica
A standardizazione di i moduli di carica hè in constantemente migliurà. U State Grid hà emessu specificazioni di cuncepimentu standardizati per i pali di carica è i moduli di carica in u sistema:
(1) Pila di carica "sei unificazioni": prestazioni elettriche unificate, layout strutturale unificatu, cuncepimentu unificatu di cumpunenti speciali, selezzione generale unificata di u dispositivu, struttura di apparenza unificata, è installazione di l'equipaggiu unificatu;
I prudutti di Tonghe Technology sò principarmenti moduli di putenza custanti di 20kW d'alta tensione larga è moduli di potenza constante di 30kW è 40kW d'alta tensione chì rispondenu à i standard di "sei unificazioni" di u Statu Grid;
(2) Modulu di carica "trè unificazioni": dimensioni unificate di l'aspettu di u modulu, interfaccia d'installazione di moduli unificate, è protocolu di cumunicazione di moduli unificati. A standardizazione di a pila di carica è e specificazioni di cuncepimentu di u modulu di carica hà in una certa misura risolta u prublema di a cumpatibilità povira di i prudutti in u mercatu in u passatu, è prumove in modu efficace u rapidu sviluppu di l'industria di a pila di carica.
2.2 I moduli di carica si sviluppanu versu alta putenza
A putenza di un unicu modulu di carica hà evolutu gradualmente da i primi 3kW, 7.5kW è 15kW à l'attuali 20kW, 30kW è 40kW, è cuntinueghja à avanzà versu livelli di putenza più altu cum'è 50kW, 60kW è 100kW. Questa aghjurnazione di u putere ùn significa micca solu chì più putenza pò esse prodotta per unità di tempu, ma ancu aumenta significativamente u valore è a prufittuità di i prudutti di moduli di carica. Cù l'avanzamentu di a tecnulugia è l'espansione cuntinuu di u mercatu, l'industria di i moduli di carica cuntinuerà à usherà più opportunità di sviluppu.
Per esempiu, in u mercatu di pile di carica attuale induve a putenza di una sola pistola hè 60-120KW, u modulu 15KW pò ancu risponde à a dumanda di u mercatu, ma assai cumpagnie di pile utilizanu moduli 40kW cù un costu per watt più bassu basatu annantu à u costu di tuttu. macchina. In fatti, u più moduli di u sistema ci sò, u più chjucu hè l'impattu di u fallimentu di u modulu unicu nantu à u sistema generale. I pruprietarii di vitture ùn anu micca bisognu di sopportà u risicu di u tempu di carica allargatu per via di a dispunibilità ridotta di u sistema. Quandu l'operatori di pile di carica facenu un allocazione intelligente di carica flessibile, aspettanu chì a granularità di u modulu sia più chjuca, chì hè più faciule da pianificà è d'assignà, riduce u perdu di energia, è un fallimentu unicu hà menu impattu nantu à a dispunibilità di u sistema, è i requisiti di puntualità. di u funziunamentu è u mantenimentu serà ancu ridutta. Per quessa, u layout attuale di e cumpagnie mainstream hè relativamente cumpletu, è a cobertura di u mercatu hè principarmenti prudutti di 30 / 40kW.
In nuvembre 2022, Sinexcel Electric hà lanciatu cù successu u primu modulu di carica DC 50kW in Cina, chì hè dotatu di dispositivi core SICMOS in l'internu, cù una efficienza massima di più di 97%, è hà ottenutu certificati di vendita per u mercatu domesticu.
À a Terza Conferenza Internaziunale di Operatore di Pile di Carica in Cina 2022, Eurotron hà liberatu u so pruduttu 75KW ACDC per a prima volta, cù una tensione di output finu à 1000V DC è una efficienza massima di 97%.
3. Diversificazione di i metudi di dissipazione di u calore
A direzzione attuale di sviluppu di a tecnulugia di moduli di carica, da a perspettiva di i metudi di dissipazione di u calore, hè apprussimatamente divisa in trè categurie di prudutti: unu hè u modulu di u tipu di ventilazione diretta, chì hè u tipu di produttu mainstream in u mercatu è hè pruduttu da tutte e cumpagnie di moduli. ; unu hè u modulu di tippu di isolamentu di u duttu di l'aria indipendente è di cola, u primu hè rapprisintatu da UUGREENPOWER, è l'ultimu hè rapprisintatu da INFYPOWER è Tonhe Elect; unu hè u modulu di carica di dissipazione di calore di raffreddamentu liquidu cumpletu, rapprisintatu da INFYPOWER è HUAWEI.
I trè tippi di prudutti di moduli di carica anu caratteristiche tecniche di iterazione, è per via di u principiu di l'usu ecunomicu, u metudu di dissipazione di calore hè migliuratu è ottimizatu. Per l'imprese di operazione di pile di carica, u tassu di fallimentu di i pile di carica è i disturbi di u rumore sò dui prublemi maiò. À mezu à elli, a rata di fallimentu di pile di carica direttamente affetta a prufittuità di u situ è l'esperienza di l'utilizatori. U mutivu principale di u fallimentu di i pile di carica hè u fallimentu di u modulu di carica. U modulu raffreddatu à l'aria hè u tipu di produttu più utilizatu attualmente.
4. High Current è High Voltage Technology
Siccomu u chilometru aumenta gradualmente, sfidi cum'è accurtà u tempu di carica è riduzzione di i costi d'utilizazione deve esse affruntatu. U compitu primariu hè di ottimisà a dimensione di u modulu per ottene l'aghjurnamenti di putenza. Siccomu a putenza di a pila di carica dipende principarmenti da a superposizione di u putere di i moduli di carica, è hè limitata da u voluminu di u produttu, u spaziu di u pianu è u costu di fabricazione, solu aumentà u numeru di moduli ùn hè più a megliu suluzione. Dunque, cumu per aumentà a putenza di un solu modulu senza aumentà u voluminu supplementu hè diventatu un prublema tecnicu chì i pruduttori di moduli di carica urgente anu bisognu di superà.
L'equipaggiu di carica DC ottenne eccellenti capacità di carica rapida attraversu a tecnulugia di alta corrente è alta tensione. Cù l'aumentu graduale di a tensione è di a putenza, questu presenta esigenze più strette nantu à u funziunamentu stabile, dissipazione di calore efficiente è efficienza di cunversione di u modulu di carica, chì senza dubbitu pone sfide tecniche più elevate per i pruduttori di moduli di carica.
Di fronte à a dumanda di u mercatu per una ricarica rapida d'alta putenza, i pruduttori di moduli di carica anu bisognu di innuvà è di aghjurnà continuamente a tecnulugia sottostante è di custruisce e so barriere tecnologiche core. Questu diventerà a chjave per a futura cumpetizione di u mercatu. Solu da maestru di a tecnulugia di core pudemu esse invincibili in a feroce cumpetizione di u mercatu.
(1) Strada alta attuale: livellu di prumuzione bassu è esigenze elevate per a gestione termale. Sicondu a lege di Joule (formula Q=I2Rt), l'aumentu di u currente aumenterà assai u calore generatu durante a carica, chì pone elevate esigenze di dissipazione di calore. Per esempiu, a suluzione di ricarica rapida di Tesla, a so pila di supercharge V3 hà una corrente operativa massima di più di 600A, chì richiede l'usu di cablaggi più grossi. À u listessu tempu, hà esigenze più altu per a tecnulugia di dissipazione di u calore, è pò solu ottene una putenza di carica massima di 250kW à 5% -27% SOC, è a carica efficiente ùn hè micca cumpletamente coperta. Attualmente, i fabricatori di vitture domestiche ùn anu micca fattu grandi cambiamenti persunalizati à a suluzione di dissipazione di u calore, è e pile di carica di alta corrente s'appoghjanu assai nantu à i sistemi autocostruiti, chì anu un altu costu di prumuzione.
(2) Percorsu d'alta tensione: Questu hè u modu attualmente aduttatu da i pruduttori di vitture, chì ponu piglià in contu i vantaghji di riduce u cunsumu d'energia, migliurà a vita di a batteria, riduce u pesu è risparmià u spaziu. Attualmente, per via di a resistenza di tensione di i dispositi di putenza IGBT basati in siliciu, a suluzione di carica rapida comunmente aduttata da e cumpagnie di vitture hè a piattaforma d'alta tensione 400V, vale à dì, una putenza di carica di 100kW pò esse ottenuta cù una corrente di 250A (100kW). a carica di energia per 10 minuti pò viaghjà circa 100 km). Dapoi Porsche hà lanciatu a piattaforma d'alta tensione 800V (ottene a putenza di 300KW è riducendu i cablaggi d'alta tensione à a mità), i principali cumpagnie di vitture anu iniziatu a ricerca è u layout di a piattaforma d'alta tensione 800V. In cunfrontu cù a piattaforma 400V, a piattaforma di tensione 800V hà una corrente operativa più chjuca, chì risparmia u voluminu di cablaggio è riduce a perdita di resistenza interna di u circuitu, migliurà cusì a densità di putenza è l'efficienza energetica in disguise.
5.Reliability Requirements sò Getting Higher And Higher
Sottu a pressione di u prezzu bassu, i pile di carica anu sempre grandi sfide per esse sicura, affidabile è stabile. Siccomu i pile di carica sò stallati fora, u polu, a temperatura è l'umidità ùn sò micca bè prutetti, è l'ambiente hè relativamente duru. In cundizioni di travagliu speciale, cum'è latitudini elevate, freti elevati è altitudini elevate, i requisiti di prestazione di i moduli di carica sò estremamente elevati.
Attualmente, u modulu 15kW dissipa principarmenti u calore da u raffreddamentu di l'aria forzata, chì inevitabbilmente porta interferenze cum'è polvera, gasi corrosivi è umidità. Per quessa, i fallimenti di u modulu sò principarmenti cuncentrati in u fenomenu di "esplosione calda" causata da l'ambiente. Per superà e cunsequenze avverse di u rinfrescante di l'aria forzata, u rinfrescante naturali (principalmente in basa di i dissidi di calore) hè una di l'opzioni efficaci pussibuli.
6. Tecnulugia di ricarica bidirezionale V2G
In più di a funzione tradiziunale di carica di i veiculi elettrici, u modulu di carica hè ancu sviluppatu a tecnulugia di carica bidirezionale. U sviluppu di moduli bidirezionali hà ancu permessu di realizà a tecnulugia V2G è a tecnulugia V2H, ghjucendu un rolu pusitivu in a rasatura di u piccu è u riempimentu di a valle, equilibrendu a carica di putenza, è migliurà l'efficienza di pile di carica.
A pulitica di l'integrazione di u almacenamentu fotovoltaicu è di a carica furnisce un disignu di pulitica di primu livellu per una carica intelligente è ordinata è una carica è scarica bidirezionale, è determina a direzzione per e stazioni di ricarica per participà à a regulazione di picchi è valli di rete, centrali virtuali, transazzioni aggregate è carica integrata. è u almacenamentu. Tuttavia, questi sò inseparabili da a basa hardware di i moduli di carica bidirezionale V2G. U primu fabricatore domesticu à pre-ricercà moduli di carica bidirezionale V2G hè Infrared. Attualmente, a quota di mercatu di moduli Infrared V2G hè in un vantaghju assolutu, è i pali di carica V2G in u sistema di rete elettrica sò l'unicu.
7. Operazione Intelligente è Mantenimentu
Ci sò parechje sfide in u mercatu di l'operazione di carica attuale. Prima, i costi di u funziunamentu è di mantenimentu di stazioni di carica sò alti. Per l'operatori chì utilizanu l'equipaggiu di carica cù alti tassi di fallimentu, i costi di operazione è di mantenimentu superanu u 10% di u redditu operativu. L'intelligenza insufficiente porta à a necessità di ispezioni rigulari, un grande investimentu in l'operazione è a manuvra di mantenimentu, è l'operazione è u mantenimentu intempestivi portanu ancu à una povera sperienza di carica di l'utilizatori; siconda, u ciculu di vita di l'equipaggiu hè cortu, è a putenza è a tensione di pile di carica custruite in a prima fase ùn ponu micca risponde à i bisogni di l'evoluzione di a carica di i veiculi futuri, perdendu l'investimentu iniziale di l'operatori; terzu, a bassa efficienza affetta u redditu operativu; quartu, pile di carica DC sò rumorosi, chì influenza direttamente a selezzione di u situ di stazioni. In ordine per risolve i punti di dulore di facilità di carica è seguità a tendenza di sviluppu di l'industria.
Pigliate u modulu di carica rapida Huawei HUAWEI HiCharger DC cum'è un esempiu. In quantu à l'operazione è u mantenimentu intelligente, u modulu di carica rapida HUAWEI HiCharger DC porta ancu novi funzioni di valore à i clienti. Attraversu i dati di temperatura raccolti da sensori interni è cumminati cù algoritmi di intelligenza artificiale, HUAWEI HiCharger pò identificà u bloccu di u screnu di polvera di a pila di carica è u statu di bloccu di u fan di u modulu, è ricurdà remotamente à l'operatori di implementà una manutenzione precisa è prevedibile, eliminendu. ispezioni frequenti in situ.
Per risolve u prublema di u rumore, u modulu di carica rapida HUAWEI HiCharger DC furnisce un modu silenziu per l'applicazioni ambientali sensibili à u rumore. À u listessu tempu, a temperatura di u sensoru in u modulu hè monitorata per aghjustà accuratamente a velocità di u fan in u cambiamentu di a temperatura ambiente. Quandu a temperatura di l'ambienti scende, a velocità di u fan diminuisce, riducendu u rumore è ottene una temperatura bassa è un rumore bassu.
U modulu di carica rapida HUAWEI HiCharger DC adopta un riempimentu cumpletu di cola è una tecnulugia di prutezzione di isolamentu cumpletu per risolve u prublema chì u modulu di carica raffreddata à l'aria hè facilmente affettatu da l'ambiente è falla. Attraversu l'accumulazione di polvera è i testi di alta umidità, i testi accelerati di spruzzo di saline, è i testi di affidabilità à longu andà in Hainan, Xishuangbanna, Dunhuang, Lhasa è altri campi, l'affidabilità à longu andà di u modulu in scenari duri hè stata verificata, chì riduce assai. i costi di operazione è mantenimentu di l'operatore.
Cum'è una nova iterazione di a generazione precedente di moduli di carica, a versione d'oltremare di u modulu di carica rapida DC 20kW hà una efficienza massima di 96.55%, è a versione domestica di u 30kW hà una efficienza massima di 96.4%. Attraversu l'applicazione di una topologia brevettata efficiente, un algoritmu di cuntrollu efficiente è i dispositi à bassa perdita per riduce e perdite, un designu di duct d'aria liscia, una regulazione precisa di a velocità di u fan, riduce e perdite supplementari causate da a dissipazione di calore, è ottene l'efficienza ottimale di u modulu.
