1. Introduksjon til lademodul
1.1 Utvikling av ladehaug
Ladepeleindustrien har vokst i mer enn ti år og har gått inn i en æra med rask vekst. 2006-2015 var den embryonale fasen av Kinas ladehaugindustri. I 2006 etablerte BYD den første ladestasjonen for biler ved hovedkvarteret i Shenzhen. I 2008 ble den første sentraliserte ladestasjonen i Kina bygget under de olympiske leker i Beijing. På dette stadiet ble ladehaugene hovedsakelig bygget av myndighetene, og sosial virksomhetskapital kom ikke inn. 2015-2020 var den tidlige vekstperioden for ladehauger. Etter at staten ga ut «Retningslinjer for utvikling av ladeinfrastruktur for elektriske kjøretøy (2015-2020)» i 2015, tiltrakk den seg en del sosial kapital for å gå inn i ladehaugindustrien. Fra dette tidspunktet har ladehaugindustrien offisielt egenskapene til sosial kapital. 2020 til dags dato er den viktigste vekstperioden for ladehauger. I løpet av denne perioden har regjeringen utstedt flere retningslinjer for å støtte ladehauger. I mars 2021 ble lading inkludert i byggingen av ny infrastruktur, noe som stimulerer industribedrifter til ytterligere å utvide kapasiteten og øke produksjonen. Så langt er ladepelerindustrien fortsatt inne i en viktig vekstperiode, og antallet ladehauger forventes å fortsette å vokse raskt.
1.2. Introduksjon til lademodulselskaper
Fra gjeldende type modul inkluderer de eksisterende lademodulene ACDC-lademodul, DCDC-lademodul og toveis V2G-lademodul. ACDC brukes til ensrettede ladehauger, som er den mest brukte og mest brukte lademodulen. DCDC brukes til solcellelading av batterier og batterilading av kjøretøy, og brukes i solcellelagrings- og ladeprosjekter eller lagrings- og ladeprosjekter. V2G lademodul skal løse fremtidens kjøretøy-nett-interaktive funksjon eller toveis ladebehov til energikraftverk.
Fra forsyningsforholdet til ladehauger er lademoduler hovedsakelig delt inn i to kategorier, den ene er egenproduksjon og egenbrukstype, representert av TELD, Sinexcel Electric, KSTAR, etc.; den andre er forsyningstype, representert av INFYPOWER, UUGREENPOWER, Tonhe Elect, SZWINLINE, HUAWEI, Shenzhen Megmeet, ENSDS, etc.
1.3 Lademodulmarkedet
De tre beste modulprodusentene når det gjelder modulforsendelser i 2022 er INFYPOWER, Teladian og Youyou Green Energy. Blant dem står INFYPOWER hovedsakelig for utenlandske markeder og kraftnettselskaper. Teladian, som en ledende innenlandsk ladeoperatør, okkuperer halvparten av hjemmemarkedet, etterfulgt av UUGREENPOWER, SZWINLINE, HUAWEI, etc.
Modulens markedsstørrelse og andel i 2023. I følge den årlige oppsummeringen og sammenlignende analysen av hvert selskap, i det totale lademodulmarkedet inkludert alle deltakere i 2023, er de fem beste selskapene når det gjelder markedsandel: INFYPOWER, UUGREENPOWER, Tonhe Elect , SZWINLINE, Sinexcel Electric; sammenlignet med 2023 har Tonghe Technology gjort åpenbare fremskritt. Det eneste uendrede er at INFYPOWER, som lenge har vært på toppen av listen, har holdt en markedsandel på over 33 %.
2. Introduksjon til utviklingstrenden for lademoduler
Med bruken av store elektriske kjøretøyer, er enkle ladehauger åpenbart ikke i stand til å støtte utviklingen av storskala elektriske kjøretøy, og ladenettverksteknologiruten har blitt en konsensus i den nye ladeindustrien for energibiler. Det er enkelt å lage ladehauger, men det er veldig komplisert å lage ladenettverksteknologi. Ladenettverket er et tverrindustrielt og tverrprofesjonelt økologisk system, som involverer minst 10 teknologifelter som kraftelektronikk, ekspedisjonskontroll, big data, skyplattform, kunstig intelligens, industrielt Internett, transformatorstasjonsdistribusjon, intelligent miljøkontroll, system integrasjon, og intelligent drift og vedlikehold. Den dype integrasjonen av disse teknologiene kan sikre integriteten til ladenettverkssystemet.
De kjernetekniske barrierene til lademodulen ligger i den topologiske strukturdesignen og integrasjonsmulighetene. Nøkkelkomponentene i lademodulen er strømenheter, magnetiske komponenter, motstander og kondensatorer, brikker, PCB, etc. Når lademodulen fungerer, korrigeres den trefasede vekselstrømmen av den aktive effektfaktorkorreksjonskretsen (PFC). blir likestrøm for å forsyne DC/DC-konverteringskretsen. Programvarealgoritmen til kontrolleren virker på halvlederstrømbryteren gjennom drivkretsen for å kontrollere utgangsspenningen og strømmen til lademodulen, og dermed lade batteripakken. Den interne strukturen til lademodulen er kompleks, og et enkelt produkt inneholder et relativt stort antall komponenter. Den topologiske strukturens design bestemmer direkte produktets effektivitet og ytelse, og varmeavledningsstrukturens design bestemmer varmespredningseffektiviteten til produktet, som har en høy teknisk terskel.
Som et kraftelektronisk produkt med høy teknisk terskel, må lademodulen vurdere mange parametere for å oppnå høy kvalitet, slik som: volum, masse, varmespredningsmetode, utgangsspenning, strøm, effektivitet, effekttetthet, støy, drift temperatur, standbytap osv. Tidligere hadde ladehauger lav effekt og dårlig kvalitet, og kravene til lademoduler var ikke høye. Under trenden med høy effekt vil imidlertid lademoduler av lav kvalitet forårsake store problemer i det påfølgende driftsstadiet for ladehaugen og øke de påfølgende drifts- og vedlikeholdskostnadene. Det forventes derfor at ladepeleselskapenes krav til lademodulkvalitet vil øke ytterligere, og det vil bli stilt høyere krav til den tekniske kapasiteten til lademodulprodusentene.
2.1. Standardisering av lademodul
Standardiseringen av lademoduler blir stadig bedre. Statens nett har gitt ut standardiserte designspesifikasjoner for ladepeler og lademoduler i systemet:
(1) Ladehaug "seks foreninger": enhetlig elektrisk ytelse, enhetlig strukturell layout, enhetlig spesialkomponentdesign, enhetlig generelt enhetsvalg, enhetlig utseendestruktur og enhetlig utstyrsinstallasjon;
Tonghe Technologys produkter er hovedsakelig 20kW høyspennings-brede konstanteffektmoduler og 30kW og 40kW høyspenningsbrede konstantkraftmoduler som oppfyller Statens netts "seks foreninger"-standarder;
(2) Lademodul "tre foreninger": enhetlig modulutseendestørrelse, enhetlig modulinstallasjonsgrensesnitt og enhetlig modulkommunikasjonsprotokoll. Standardiseringen av designspesifikasjoner for ladehaug og lademodul har til en viss grad løst problemet med dårlig produktkompatibilitet i markedet i det siste, og vil effektivt fremme den raske utviklingen av ladehaugindustrien.
2.2 Lademoduler utvikler seg mot høy effekt
Kraften til en enkelt lademodul har gradvis utviklet seg fra de tidlige 3kW, 7.5kW og 15kW til dagens 20kW, 30kW og 40kW, og fortsetter å bevege seg mot høyere effektnivåer som 50kW, 60kW og 100kW. Denne kraftoppgraderingen betyr ikke bare at mer kraft kan gis ut per tidsenhet, men øker også verdien og lønnsomheten til lademodulprodukter betydelig. Med utviklingen av teknologi og den kontinuerlige utvidelsen av markedet, vil lademodulindustrien fortsette å innlede flere utviklingsmuligheter.
For eksempel, i det nåværende markedet for ladehauger hvor kraften med én pistol er 60-120KW, kan 15KW-modulen også møte markedets etterspørsel, men mange peleselskaper bruker 40kW-moduler med lavere kostnad per watt basert på kostnaden for hele maskin. Faktisk, jo flere systemmoduler det er, desto mindre blir virkningen av enkeltmodulfeil på det totale systemet. Bileiere trenger ikke å bære risikoen for forlenget ladetid på grunn av redusert systemtilgjengelighet. Når ladepeleoperatører gjør fleksibel lading intelligent allokering, forventer de at modulgranulariteten er mindre, noe som er lettere å planlegge og allokere, redusere strømsløsing, og en enkelt feil har mindre innvirkning på tilgjengeligheten til systemet, og kravene til aktualitet av drift og vedlikehold vil også bli redusert. Derfor er dagens utforming av mainstream-selskaper relativt komplett, og markedsdekningen er hovedsakelig 30/40kW-produkter.
I november 2022 lanserte Sinexcel Electric med suksess den første 50kW DC-lademodulen i Kina, som er utstyrt med SICMOS-kjerneenheter inni, med en maksimal effektivitet på mer enn 97 %, og har fått salgssertifikater for hjemmemarkedet.
På 2022 Third China International Charging Pile Operator Conference, lanserte Eurotron sitt 75KW ACDC-produkt for første gang, med en utgangsspenning på opptil 1000V DC og en toppeffektivitet på 97 %.
3. Diversifisering av varmespredningsmetoder
Den nåværende utviklingsretningen for lademodulteknologi, fra perspektivet til varmeavledningsmetoder, er grovt delt inn i tre produktkategorier: den ene er den direkte ventilasjonsmodulen, som er hovedprodukttypen på markedet og produseres av alle modulselskaper. ; den ene er den uavhengige luftkanalen og limfylte isolasjonsmodulen, førstnevnte er representert av UUGREENPOWER, og sistnevnte er representert av INFYPOWER og Tonhe Elect; den ene er lademodulen for full væskekjøling av varmeavledning, representert ved INFYPOWER og HUAWEI.
De tre typene lademodulprodukter har tekniske iterasjonsegenskaper, og på grunn av prinsippet om økonomisk bruk er varmeavledningsmetoden forbedret og optimalisert. For ladepeleoperatører er sviktprosenten på ladepeler og støyplager to store problemer. Blant dem påvirker feilraten for ladehauger direkte lønnsomheten til nettstedet og brukeropplevelsen. Hovedårsaken til svikt i ladehauger er svikt i lademodulen. Den luftkjølte modulen er den mest brukte produkttypen for tiden.
4. Høystrøm og høyspenningsteknologi
Etter hvert som kjørelengden øker gradvis, må utfordringer som å korte ned ladetiden og redusere brukskostnadene møtes. Den primære oppgaven er å optimalisere modulstørrelsen for å oppnå strømoppgraderinger. Siden kraften til ladebunken hovedsakelig avhenger av kraftoverlagringen til lademodulene, og begrenses av produktvolum, gulvplass og produksjonskostnad, er det ikke lenger den beste løsningen å øke antall moduler. Derfor, hvordan å øke kraften til en enkelt modul uten å øke tilleggsvolumet har blitt et teknisk problem som produsenter av lademoduler trenger å overvinne.
DC-ladeutstyr oppnår utmerkede hurtigladeegenskaper gjennom høystrøm- og høyspenningsteknologi. Med den gradvise økningen i spenning og effekt stiller dette strengere krav til stabil drift, effektiv varmespredning og konverteringseffektivitet til lademodulen, noe som utvilsomt setter høyere tekniske utfordringer for lademodulprodusentene.
For å møte markedets etterspørsel etter høyeffekts hurtiglading, må produsenter av lademoduler kontinuerlig innovere og oppgradere den underliggende teknologien og bygge sine egne kjerneteknologiske barrierer. Dette vil bli nøkkelen til fremtidig markedskonkurranse. Bare ved å mestre kjerneteknologien kan vi være uovervinnelige i den harde markedskonkurransen.
(1) Høystrømsrute: lavt forfremmelsesnivå og høye krav til termisk styring. I følge Joules lov (formel Q=I2Rt) vil økningen i strøm øke varmen som genereres under lading kraftig, noe som stiller høye krav til varmespredning. For eksempel har Teslas høystrøms hurtigladeløsning, V3-superladingshaugen en toppdriftsstrøm på mer enn 600A, noe som krever bruk av tykkere ledningsnett. Samtidig har den høyere krav til varmeavledningsteknologi, og kan kun oppnå en maksimal ladeeffekt på 250kW ved 5%-27% SOC, og effektiv lading er ikke fullt dekket. Foreløpig har ikke innenlandske bilprodusenter gjort store tilpassede endringer i varmeavledningsløsningen, og høystrøms ladehauger er sterkt avhengige av selvbygde systemer, som har høye promoteringskostnader.
(2) Høyspentrute: Dette er modusen som for tiden vanligvis brukes av bilprodusenter, som kan ta hensyn til fordelene ved å redusere energiforbruket, forbedre batterilevetiden, redusere vekten og spare plass. For øyeblikket, på grunn av spenningsmotstanden til silisiumbaserte IGBT-strømenheter, er hurtigladeløsningen som vanligvis brukes av bilselskaper 400V høyspentplattformen, det vil si at en ladeeffekt på 100kW kan oppnås med en strøm på 250A (100kW). strømlading i 10 minutter kan reise omtrent 100 km). Siden Porsche lanserte 800V høyspenningsplattformen (oppnådde 300KW kraft og halverte høyspentledningsnettene), har store bilselskaper startet forskning og utforming av 800V høyspentplattformen. Sammenlignet med 400V-plattformen har 800V-spenningsplattformen en mindre driftsstrøm, noe som sparer ledningsnettvolum og reduserer kretsens indre motstandstap, og forbedrer dermed strømtettheten og energieffektiviteten i forkledning.
5. Pålitelighetskravene blir høyere og høyere
Under presset av lave kostnader står ladepeler fortsatt overfor store utfordringer for å være trygge, pålitelige og stabile. Siden ladepeler er installert utendørs, er støv, temperatur og fuktighet ikke godt beskyttet, og miljøet er relativt tøft. Under spesielle arbeidsforhold som høye breddegrader, høy kulde og store høyder er ytelseskravene til lademoduler ekstremt høye.
For tiden sprer 15kW-modulen hovedsakelig varme ved tvungen luftkjøling, noe som uunngåelig gir forstyrrelser som støv, etsende gasser og fuktighet. Derfor er modulfeil hovedsakelig konsentrert i fenomenet "varm eksplosjon" forårsaket av miljøet. For å overvinne de negative konsekvensene av tvungen luftkjøling, er naturlig kjøling (hovedsakelig avhengig av kjøleribber) et av de mulige effektive alternativene.
6. V2G toveis ladeteknologi
I tillegg til den tradisjonelle funksjonen med å lade elektriske kjøretøy, utvikler lademodulen også toveis ladeteknologi. Utviklingen av toveismoduler har ytterligere muliggjort realisering av V2G-teknologi og V2H-teknologi, og spiller en positiv rolle i toppbarbering og dalfylling, balansering av kraftbelastning og forbedret effektiviteten til ladehauger.
Integrasjonspolitikken for fotovoltaisk lagring og lading gir politikkdesign på toppnivå for intelligent og ryddig lading og toveis lading og utlading, og bestemmer retningen for ladestasjoner for å delta i nettopp- og dalregulering, virtuelle kraftverk, aggregerte transaksjoner og integrert lading og lagring. Disse er imidlertid uatskillelige fra maskinvaregrunnlaget til toveis V2G-lademoduler. Den tidligste innenlandske produsenten som forhåndsforsket toveis V2G-lademoduler er infrarød. For øyeblikket er markedsandelen for infrarød V2G-modul en absolutt fordel, og V2G-ladehauger i strømnettet er den eneste.
7. Intelligent drift og vedlikehold
Det er mange utfordringer i dagens ladeoperasjonsmarked. For det første er drifts- og vedlikeholdskostnadene til ladestasjoner høye. For operatører som bruker ladeutstyr med høy feilprosent, overstiger drifts- og vedlikeholdskostnadene 10 % av driftsinntektene. Utilstrekkelig intelligens fører til behov for regelmessige inspeksjoner, store investeringer i drifts- og vedlikeholdsmannskap, og utidig drift og vedlikehold vil også føre til dårlig opplevelse av brukerlading; For det andre er utstyrets livssyklus kort, og kraften og spenningen til ladehauger bygget i det tidlige stadiet kan ikke møte behovene for ladeutviklingen til fremtidige kjøretøy, noe som sløser med den første investeringen til operatørene; for det tredje, lav effektivitet påvirker driftsinntektene; For det fjerde er DC-ladehauger støyende, noe som direkte påvirker stedsutvalget av stasjoner. For å løse smertepunktene til ladeanlegg og følge utviklingstrenden i bransjen.
Ta Huawei HUAWEI HiCharger DC hurtiglademodul som et eksempel. Når det gjelder intelligent drift og vedlikehold, gir HUAWEI HiCharger DC hurtiglademodul også nye verdifunksjoner til kundene. Gjennom temperaturdataene samlet inn av interne sensorer og kombinert med kunstig intelligensalgoritmer, kan HUAWEI HiCharger identifisere blokkeringen av støvskjermen til ladehaugen og blokkeringstilstanden til modulviften, og eksternt minne operatørene om å implementere nøyaktig og forutsigbart vedlikehold, og eliminere hyppige inspeksjoner på stedet.
For å løse støyproblemet gir HUAWEI HiCharger DC hurtiglademodul en stille modus for støyfølsomme miljøapplikasjoner. Samtidig overvåkes temperaturen på sensoren i modulen for å nøyaktig justere viftehastigheten i henhold til endringen i omgivelsestemperaturen. Når omgivelsestemperaturen synker, reduseres viftehastigheten, noe som reduserer støyen og oppnår lav temperatur og lav støy.
HUAWEI HiCharger DC hurtiglademodulen bruker full limfylling og full isolasjonsbeskyttelsesteknologi for å løse problemet med at den luftkjølte lademodulen lett påvirkes av miljøet og svikter. Gjennom støvakkumulering og høy luftfuktighetstester, akselererte høysaltspraytester og langsiktige pålitelighetstester i Hainan, Xishuangbanna, Dunhuang, Lhasa og andre felt, har den langsiktige påliteligheten til modulen i tøffe scenarier blitt verifisert, noe som i stor grad reduserer operatørens drifts- og vedlikeholdskostnader.
Som en ny iterasjon av den forrige generasjonen av lademoduler, har den utenlandske versjonen av 20kW DC hurtiglademodulen en maksimal effektivitet på 96.55 %, og den innenlandske versjonen av 30kW har en maksimal effektivitet på 96.4 %. Gjennom bruk av effektiv patentert topologi, effektiv kontrollalgoritme og lavtapsenheter for å redusere tap, jevn luftkanaldesign, presis viftehastighetsregulering, redusere ekstra tap forårsaket av varmespredning og oppnå optimal effektivitet av modulen.
