1. Įkrovimo modulio įvadas
1.1 Įkrovimo krūvos kūrimas
Įkrovimo polių pramonė augo daugiau nei dešimt metų ir įžengė į spartaus augimo erą. 2006–2015 m. buvo pradinis Kinijos įkrovimo polių pramonės etapas. 2006 m. BYD savo būstinėje Šendžene įkūrė pirmąją automobilių įkrovimo stotelę. 2008 metais per Pekino olimpines žaidynes buvo pastatyta pirmoji Kinijoje centralizuota įkrovimo stotelė. Šiame etape įkrovimo polius daugiausia statė valdžia, o socialinių įmonių kapitalas nepateko. 2015–2020 m. buvo ankstyvasis krovimo polių augimo laikotarpis. Valstybei 2015 m. paskelbus „Elektromobilių įkrovimo infrastruktūros plėtros gaires (2020–2015 m.)“, ji pritraukė šiek tiek socialinio kapitalo į įkrovimo polių pramonę. Nuo šio momento apmokestinimo polių pramonė oficialiai turi socialinio kapitalo atributų. Iki šiol 2020 m. yra pagrindinis įkrovimo polių augimo laikotarpis. Per šį laikotarpį vyriausybė paskelbė keletą politikų, skirtų palaikyti įkrovimo polius. 2021 m. kovo mėn. apmokestinimas buvo įtrauktas į naujos infrastruktūros statybą, skatinant pramonės įmones toliau plėsti pajėgumus ir didinti gamybą. Kol kas įkrovimo polių pramonė tebėra pagrindinis augimo laikotarpis, todėl tikimasi, kad įkrovimo polių skaičius ir toliau sparčiai augs.
1.2. Supažindinimas su įkrovimo modulių įmonėmis
Iš dabartinio modulio tipo esami įkrovimo moduliai apima ACDC įkrovimo modulį, DCDC įkrovimo modulį ir dvikryptį V2G įkrovimo modulį. ACDC naudojamas vienkrypčiams įkrovimo poliams, tai yra plačiausiai naudojamas ir plačiausiai naudojamas įkrovimo modulis. DCDC naudojamas fotovoltiniam akumuliatorių įkrovimui ir transporto priemonių akumuliatorių įkrovimui, taip pat naudojamas fotovoltinės saugojimo ir įkrovimo projektuose arba saugojimo ir įkrovimo projektuose. V2G įkrovimo modulis skirtas būsimoms transporto priemonių tinklo interaktyviosioms funkcijoms arba energijos jėgainių dvikrypčiai įkrovimo poreikiams išspręsti.
Atsižvelgiant į įkrovimo polių tiekimo santykius, įkrovimo moduliai daugiausia skirstomi į dvi kategorijas, viena yra savaiminio gamybos ir naudojimo tipas, atstovaujamas TELD, Sinexcel Electric, KSTAR ir kt.; kitas yra tiekimo tipas, atstovaujamas INFYPOWER, UUGREENPOWER, Tonhe Elect, SZWINLINE, HUAWEI, Shenzhen Megmeet, ENSDS ir kt.
1.3 Įkrovimo modulių rinka
Trys geriausi modulių gamintojai pagal modulių siuntimą 2022 m. yra INFYPOWER, Teladian ir Youyou Green Energy. Tarp jų INFYPOWER daugiausia priklauso užsienio rinkoms ir elektros tinklų įmonėms. Teladian, kaip pirmaujanti vietinė įkrovimo operatorė, užima pusę vidaus rinkos, po to seka UUGREENPOWER, SZWINLINE, HUAWEI ir kt.
Modulio rinkos dydis ir dalis 2023 m. Pagal metinę kiekvienos įmonės suvestinę ir lyginamąją analizę, bendroje įkrovimo modulių rinkoje, įskaitant visus dalyvius 2023 m., penkios didžiausios įmonės pagal rinkos dalį yra: INFYPOWER, UUGREENPOWER, Tonhe Elect , SZWINLINE, Sinexcel Electric; Palyginti su 2023 m., Tonghe Technology padarė akivaizdžią pažangą. Nepakito tik tai, kad INFYPOWER, kuris ilgą laiką buvo sąrašo viršuje, išlaikė daugiau nei 33% rinkos dalį.
2. Įvadas į įkrovimo modulių plėtros tendencijas
Atsiradus didelio masto elektra varomoms transporto priemonėms, paprasti įkrovimo poliai akivaizdžiai negali padėti kurti didelio masto elektromobilius, o įkrovimo tinklo technologijų kelias tapo sutarimu naujosios energijos transporto priemonių įkrovimo pramonėje. Padaryti įkrovimo polius yra paprasta, tačiau labai sudėtinga sukurti įkrovimo tinklo technologiją. Įkrovimo tinklas yra įvairių pramonės šakų ir įvairių profesijų ekologinė sistema, apimanti mažiausiai 10 technologijų sričių, tokių kaip galios elektronika, dispečerinis valdymas, dideli duomenys, debesų platforma, dirbtinis intelektas, pramoninis internetas, pastočių paskirstymas, intelektuali aplinkos kontrolė, sistema. integracija ir protingas valdymas bei priežiūra. Gilus šių technologijų integravimas gali užtikrinti įkrovimo tinklo sistemos vientisumą.
Pagrindinės techninės įkrovimo modulio kliūtys yra topologinės struktūros projektavimas ir integravimo galimybės. Pagrindiniai įkrovimo modulio komponentai yra maitinimo įrenginiai, magnetiniai komponentai, rezistoriai ir kondensatoriai, lustai, PCB ir kt. Kai įkrovimo modulis veikia, trifazė kintamoji srovė yra ištaisyta aktyviosios galios koeficiento korekcijos (PFC) grandine ir tampa nuolatine srove, kad būtų tiekiama DC/DC konversijos grandinė. Valdiklio programinės įrangos algoritmas veikia puslaidininkio maitinimo jungiklį per pavaros grandinę, kad valdytų įkrovimo modulio išėjimo įtampą ir srovę, taip įkraunant akumuliatorių. Vidinė įkrovimo modulio struktūra yra sudėtinga, o viename gaminyje yra gana daug komponentų. Topologinės struktūros konstrukcija tiesiogiai nulemia gaminio efektyvumą ir našumą, o šilumos išsklaidymo konstrukcijos konstrukcija – gaminio, kuriam būdinga aukšta techninė riba, šilumos išsklaidymo efektyvumą.
Įkrovimo modulis, kaip galingas elektroninis gaminys, turintis aukštą techninę ribą, turi atsižvelgti į daugelį parametrų, kad būtų pasiekta aukšta kokybė, pvz.: tūris, masė, šilumos išsklaidymo metodas, išėjimo įtampa, srovė, efektyvumas, galios tankis, triukšmas, veikimas. temperatūra, budėjimo režimo nuostoliai ir kt. Anksčiau įkrovimo poliai buvo mažos galios ir prastos kokybės, o reikalavimai įkrovimo moduliams nebuvo aukšti. Tačiau, atsižvelgiant į didelės galios tendenciją, žemos kokybės įkrovimo moduliai sukels didelių problemų tolesniame įkrovimo krūvos veikimo etape ir padidins vėlesnes eksploatacijos ir priežiūros išlaidas. Todėl tikimasi, kad įkrovimo polių įmonių reikalavimai įkrovimo modulių kokybei toliau augs, o įkrovimo modulių gamintojų techninėms galimybėms bus keliami aukštesni reikalavimai.
2.1. Įkrovimo modulio standartizavimas
Įkrovimo modulių standartizavimas nuolat tobulinamas. Valstybės tinklas išleido standartizuotas sistemos įkrovimo polių ir įkrovimo modulių projektavimo specifikacijas:
(1) Įkrovimo krūvos „šeši suvienodinimai“: vieningas elektrinis veikimas, vieningas konstrukcijų išdėstymas, vieningas specialiųjų komponentų projektavimas, vieningas bendras prietaisų pasirinkimas, vieninga išvaizdos struktūra ir vieningas įrangos montavimas;
„Tonghe Technology“ gaminiai daugiausia yra 20 kW aukštos įtampos plataus nuolatinės galios moduliai ir 30 kW bei 40 kW aukštos įtampos plataus nuolatinės galios moduliai, atitinkantys „State Grid“ „šešių sujungimų“ standartus;
(2) Įkrovimo modulio „trys sujungimai“: vieningas modulio išvaizdos dydis, vieninga modulio diegimo sąsaja ir vieningas modulio ryšio protokolas. Įkrovimo polių ir įkrovimo modulių projektavimo specifikacijų standartizavimas praeityje tam tikru mastu išsprendė prasto produktų suderinamumo problemą rinkoje ir veiksmingai skatins sparčią įkrovimo polių pramonės plėtrą.
2.2 Įkrovimo moduliai vystosi link didelės galios
Vieno įkrovimo modulio galia palaipsniui keitėsi nuo ankstyvųjų 3kW, 7.5kW ir 15kW iki dabartinių 20kW, 30kW ir 40kW ir toliau juda link aukštesnių galios lygių, tokių kaip 50kW, 60kW ir 100kW. Šis galios atnaujinimas ne tik reiškia, kad per laiko vienetą galima išgauti daugiau galios, bet ir žymiai padidina įkrovimo modulio gaminių vertę bei pelningumą. Tobulėjant technologijoms ir nuolat plečiantis rinkai, įkrovimo modulių pramonė ir toliau suteiks daugiau plėtros galimybių.
Pavyzdžiui, dabartinėje įkrovimo polių rinkoje, kur vieno pistoleto galia yra 60–120 kW, 15 kW modulis taip pat gali patenkinti rinkos poreikį, tačiau daugelis polių įmonių naudoja 40 kW modulius, kurių vato sąnaudos yra mažesnės, atsižvelgiant į viso įrenginio kainą. mašina. Tiesą sakant, kuo daugiau sistemos modulių, tuo mažesnė vieno modulio gedimo įtaka visai sistemai. Automobilių savininkams nereikia prisiimti pailgėjusio įkrovimo laiko dėl sumažėjusio sistemos prieinamumo rizikos. Kai įkrovimo polių operatoriai taiko lankstų įkrovimo išmanųjį paskirstymą, jie tikisi, kad modulio detalumas bus mažesnis, todėl bus lengviau planuoti ir paskirstyti, sumažėja energijos švaistymas, o vienas gedimas turi mažesnę įtaką sistemos prieinamumui ir savalaikiškumo reikalavimams. taip pat sumažės eksploatavimo ir priežiūros. Todėl dabartinis pagrindinių įmonių išdėstymas yra gana išsamus, o rinkos aprėptis daugiausia yra 30/40 kW gaminiai.
2022 m. lapkritį „Sinexcel Electric“ Kinijoje sėkmingai pristatė pirmąjį 50 kW nuolatinės srovės įkrovimo modulį, kurio viduje sumontuoti SICMOS pagrindiniai įrenginiai, kurio maksimalus efektyvumas siekia daugiau nei 97%, ir gavo pardavimo sertifikatus vidaus rinkai.
2022 m. trečiojoje Kinijos tarptautinėje įkrovimo polių operatorių konferencijoje „Eurotron“ pirmą kartą išleido savo 75 kW ACDC gaminį, kurio išėjimo įtampa yra iki 1000 V nuolatinės srovės, o didžiausias efektyvumas – 97%.
3. Šilumos išsklaidymo metodų įvairinimas
Dabartinė įkrovimo modulių technologijos plėtros kryptis šilumos išsklaidymo metodų požiūriu yra apytiksliai suskirstyta į tris produktų kategorijas: viena yra tiesioginio vėdinimo tipo modulis, kuris yra pagrindinis produktų tipas rinkoje ir kurį gamina visos modulių įmonės. ; vienas yra nepriklausomas oro kanalas ir klijais užpildytas izoliacijos tipo modulis, pirmasis atstovauja UUGREENPOWER, o antrasis - INFYPOWER ir Tonhe Elect; vienas iš jų yra viso skysčio aušinimo šilumos išsklaidymo įkrovimo modulis, atstovaujamas INFYPOWER ir HUAWEI.
Trijų tipų įkrovimo modulių gaminiai pasižymi techninėmis kartojimo charakteristikomis, o dėl ekonomiško naudojimo principo patobulintas ir optimizuotas šilumos išsklaidymo būdas. Įkrovimo polius eksploatuojančioms įmonėms dvi pagrindinės problemos yra įkrovimo polių gedimo lygis ir triukšmas. Tarp jų, įkrovimo polių gedimo dažnis tiesiogiai veikia svetainės pelningumą ir vartotojo patirtį. Pagrindinė įkrovimo polių gedimo priežastis – įkrovimo modulio gedimas. Oru aušinamas modulis šiuo metu yra plačiausiai naudojamas gaminio tipas.
4. Aukštos srovės ir aukštos įtampos technologija
Pamažu didėjant ridai, reikia susidurti su tokiais iššūkiais kaip sutrumpinti įkrovimo laiką ir sumažinti naudojimo išlaidas. Pagrindinė užduotis yra optimizuoti modulio dydį, kad būtų galima atnaujinti energiją. Kadangi įkrovimo krūvos galia daugiausia priklauso nuo įkrovimo modulių galios superpozicijos, o ją riboja gaminio tūris, plotas ir gamybos sąnaudos, paprasčiausias modulių skaičiaus didinimas nebėra geriausias sprendimas. Todėl kaip padidinti vieno modulio galią nedidinant papildomo tūrio, tapo technine problema, kurią įkrovimo modulių gamintojams skubiai reikia įveikti.
Nuolatinės srovės įkrovimo įranga užtikrina puikias greito įkrovimo galimybes naudojant didelės srovės ir aukštos įtampos technologiją. Palaipsniui didėjant įtampai ir galiai, tai kelia griežtesnius reikalavimus įkrovimo modulio stabiliam veikimui, efektyviam šilumos išsklaidymui ir konversijos efektyvumui, o tai neabejotinai kelia didesnius techninius iššūkius įkrovimo modulių gamintojams.
Atsižvelgdami į didelės galios greitojo įkrovimo rinkos poreikį, įkrovimo modulių gamintojai turi nuolat diegti naujoves ir tobulinti pagrindinę technologiją bei kurti savo pagrindines technologijas. Tai taps raktu į ateities konkurenciją rinkoje. Tik įvaldę pagrindines technologijas galime būti nenugalimi aršioje rinkos konkurencijoje.
(1) Didelės srovės maršrutas: žemas reklamos lygis ir aukšti šilumos valdymo reikalavimai. Pagal Džaulio dėsnį (formulė Q=I2Rt), srovės padidėjimas labai padidins įkrovimo metu generuojamą šilumą, o tai kelia didelius šilumos išsklaidymo reikalavimus. Pavyzdžiui, „Tesla“ didelės srovės greitojo įkrovimo sprendimas, jo V3 įkrovimo krūva turi didžiausią darbinę srovę, viršijančią 600 A, todėl reikia naudoti storesnius laidus. Tuo pačiu metu jam keliami aukštesni šilumos išsklaidymo technologijos reikalavimai ir galima pasiekti tik 250 kW maksimalią įkrovimo galią esant 5–27% SOC, o efektyvus įkrovimas nėra visiškai padengtas. Šiuo metu vietiniai automobilių gamintojai neatliko didelių pritaikytų šilumos išsklaidymo sprendimo pakeitimų, o didelės srovės įkrovimo poliai labai priklauso nuo pačių sukurtų sistemų, o tai turi didelių reklamos išlaidų.
(2) Aukštos įtampos maršrutas: tai šiuo metu automobilių gamintojų dažniausiai taikomas režimas, kuriuo galima atsižvelgti į energijos suvartojimo mažinimo, akumuliatoriaus veikimo trukmės, svorio mažinimo ir vietos taupymo pranašumus. Šiuo metu dėl silicio pagrindu pagamintų IGBT maitinimo įrenginių atsparumo įtampai greitojo įkrovimo sprendimas, kurį dažniausiai naudoja automobilių įmonės, yra 400 V aukštos įtampos platforma, ty 100 kW įkrovimo galią galima pasiekti esant 250 A (100 kW) srovei. 10 minučių įkrovus galią galima nuvažiuoti apie 100 km). Nuo tada, kai „Porsche“ pristatė 800 V aukštos įtampos platformą (pasiekianti 300 kW galią ir perpus sumažinusi aukštos įtampos laidų skaičių), didžiosios automobilių kompanijos pradėjo 800 V aukštos įtampos platformos tyrimus ir išdėstymą. Palyginti su 400 V platforma, 800 V įtampos platforma turi mažesnę darbinę srovę, o tai taupo laidų tūrį ir sumažina grandinės vidinės varžos nuostolius, taip pagerindama galios tankį ir energijos vartojimo efektyvumą.
5. Patikimumo reikalavimai tampa vis aukštesni
Esant mažų sąnaudų spaudimui, įkrovimo poliai vis dar susiduria su dideliais iššūkiais, kad būtų saugūs, patikimi ir stabilūs. Kadangi įkrovimo poliai įrengiami lauke, dulkės, temperatūra ir drėgmė nėra gerai apsaugoti, o aplinka yra gana atšiauri. Esant ypatingoms darbo sąlygoms, tokioms kaip didelės platumos, didelis šaltis ir didelis aukštis, įkrovimo modulių veikimo reikalavimai yra itin aukšti.
Šiuo metu 15 kW modulis daugiausia išsklaido šilumą priverstiniu oro aušinimu, o tai neišvengiamai sukelia tokių trukdžių kaip dulkės, ėsdinančios dujos ir drėgmė. Todėl modulių gedimai daugiausia koncentruojasi į „karšto sprogimo“ reiškinį, kurį sukelia aplinka. Norint įveikti neigiamas priverstinio aušinimo oru pasekmes, vienas iš galimų veiksmingų variantų yra natūralus vėsinimas (daugiausia naudojant šilumos šalintuvus).
6. V2G dvikrypčio įkrovimo technologija
Be tradicinės elektromobilių įkrovimo funkcijos, įkrovimo modulis taip pat kuria dvikrypčio įkrovimo technologiją. Dviejų krypčių modulių kūrimas leido toliau realizuoti V2G technologiją ir V2H technologijas, kurios vaidina teigiamą vaidmenį skutant ir užpildant slėnį, subalansuojant galios apkrovą ir gerinant įkrovimo polių efektyvumą.
Fotovoltinės energijos saugojimo ir įkrovimo integravimo politika suteikia aukščiausio lygio politikos dizainą, skirtą pažangiam ir tvarkingam įkrovimui bei dvikrypčiui įkrovimui ir iškrovimui, ir nustato kryptį įkrovimo stotelėms dalyvauti tinklo piko ir slėnio reguliavime, virtualiose elektrinėse, suvestinėse operacijose ir integruotame įkrovime. ir saugojimas. Tačiau jie yra neatsiejami nuo dvikrypčių V2G įkrovimo modulių techninės įrangos pagrindo. Ankstyviausias vietinis gamintojas, iš anksto tyrinėjęs dvikrypčius V2G įkrovimo modulius, yra infraraudonųjų spindulių. Šiuo metu infraraudonųjų spindulių V2G modulių rinkos dalis yra absoliutus pranašumas, o V2G įkrovimo poliai elektros tinklo sistemoje yra vieninteliai.
7. Sumanus veikimas ir priežiūra
Dabartinėje įkrovimo operacijų rinkoje yra daug iššūkių. Pirma, įkrovimo stotelių eksploatavimo ir priežiūros išlaidos yra didelės. Operatoriams, naudojantiems įkrovimo įrangą su dideliu gedimų dažniu, eksploatavimo ir priežiūros išlaidos viršija 10% veiklos pajamų. Nepakankamas intelektas lemia reguliarių patikrinimų poreikį, didelių investicijų į eksploatavimo ir priežiūros darbo jėgą, o nesavalaikis eksploatavimas ir priežiūra taip pat lems prastą vartotojo įkrovimo patirtį; antra, įrangos gyvavimo ciklas yra trumpas, o pradiniame etape pastatytų įkrovimo polių galia ir įtampa negali patenkinti būsimų transporto priemonių įkrovimo raidos poreikių, todėl iššvaistomos pradinės operatorių investicijos; trečia, mažas efektyvumas turi įtakos veiklos pajamoms; ketvirta, nuolatinės srovės įkrovimo poliai yra triukšmingi, o tai tiesiogiai veikia stočių vietos pasirinkimą. Siekiant išspręsti įkrovimo įrenginių skausmo taškus ir sekti pramonės plėtros tendencijas.
Kaip pavyzdį paimkite Huawei HUAWEI HiCharger DC greitojo įkrovimo modulį. Kalbant apie pažangų valdymą ir priežiūrą, HUAWEI HiCharger DC greitojo įkrovimo modulis taip pat suteikia klientams naujų vertingų funkcijų. Naudodamas vidinių jutiklių surinktus temperatūros duomenis ir kartu su dirbtinio intelekto algoritmais, HUAWEI HiCharger gali nustatyti įkrovimo krūvos dulkių ekrano užsikimšimą ir modulio ventiliatoriaus blokavimo būseną bei nuotoliniu būdu priminti operatoriams atlikti tikslią ir nuspėjamą priežiūrą, pašalinant dažni patikrinimai vietoje.
Siekiant išspręsti triukšmo problemą, HUAWEI HiCharger DC greitojo įkrovimo modulis suteikia tylųjį režimą triukšmui jautrios aplinkos programoms. Tuo pačiu metu stebima modulio jutiklio temperatūra, kad būtų galima tiksliai sureguliuoti ventiliatoriaus greitį pagal aplinkos temperatūros pokyčius. Kai aplinkos temperatūra nukrenta, ventiliatoriaus greitis mažėja, todėl sumažėja triukšmas ir pasiekiama žema temperatūra bei mažas triukšmas.
HUAWEI HiCharger DC greitojo įkrovimo modulyje įdiegta visiško klijų užpildymo ir visiškos izoliacijos apsaugos technologija, kad išspręstų problemą, kad oru aušinamą įkrovimo modulį lengvai paveikia aplinka ir jis sugenda. Atlikus dulkių kaupimosi ir didelės drėgmės bandymus, pagreitintus didelio druskos purškimo bandymus ir ilgalaikius patikimumo bandymus Hainane, Sišuangbanoje, Dunhuange, Lasoje ir kitose srityse, buvo patvirtintas ilgalaikis modulio patikimumas atšiauriais scenarijais, o tai labai sumažina. operatoriaus eksploatavimo ir priežiūros išlaidos.
Kaip nauja ankstesnės kartos įkrovimo modulių iteracija, 20 kW DC greitojo įkrovimo modulio užjūrio versijos maksimalus efektyvumas yra 96.55%, o vietinės 30 kW versijos maksimalus efektyvumas yra 96.4%. Taikant efektyvią patentuotą topologiją, efektyvų valdymo algoritmą ir mažų nuostolių įrenginius, mažinančius nuostolius, sklandų ortakių dizainą, tikslų ventiliatoriaus greičio reguliavimą, sumažinti papildomus nuostolius, atsirandančius dėl šilumos išsklaidymo, ir pasiekti optimalų modulio efektyvumą.
