Жаңа энергия көздері бар көліктерді зарядтау модулі саласының даму мүмкіндіктерінің үрдісі

1. Зарядтау модульдері өнеркәсібінің дамуына шолу

Зарядтау модульдері жаңа энергия көліктеріне арналған тұрақты ток зарядтау тіректерінің негізі болып табылады. Қытайда жаңа энергия көліктерінің ену деңгейі мен иеленушілігі артып келе жатқандықтан, зарядтау тіректеріне деген сұраныс артып келеді. Жаңа энергия көліктерін зарядтау айнымалы токпен баяу зарядтау және тұрақты токпен жылдам зарядтау болып бөлінеді. Тұрақты токпен жылдам зарядтау жоғары кернеу, жоғары қуат және жылдам зарядтау сипаттамаларына ие. Нарық зарядтау тиімділігін арттыруға тырысқандықтан, тұрақты токпен жылдам зарядтау тіректерінің және зарядтау модульдерінің нарықтық ауқымы кеңейе береді.

2. EV зарядтау модулі өнеркәсібінің техникалық деңгейі мен сипаттамалары

Жаңа энергия көліктерін зарядтайтын EV зарядтағыш модульдер өнеркәсібі қазіргі уақытта бір модульді жоғары қуаттылық, жоғары жиіліктілік, миниатюризация, жоғары конверсия тиімділігі және кең кернеу диапазоны сияқты техникалық мүмкіндіктерге ие.

Бір модульдік қуат тұрғысынан алғанда, жаңа энергиямен зарядтау қадасы бар зарядтау модульдері өнеркәсібі 2014 жылы 7,5 кВт, 2015 жылы тұрақты ток 20А және 15 кВт, ал 2016 жылы тұрақты қуат 25А және 15 кВт негізгі өнімнің дамуын бастан кешірді. Қазіргі негізгі қолданыстағы зарядтау модульдері 20 кВт және 30 кВт болып табылады. Бір модульдік шешімдер және 40 кВт жаңа энергиямен зарядтау қадасы бар қуат көзінің бір модульдік шешімдеріне түрлендіру. Жоғары қуатты зарядтау модульдері болашақта нарықтың даму үрдісіне айналды.

Шығыс кернеуіне келетін болсақ, Мемлекеттік электр желісі 2017 жылы «Электр көліктерін зарядтау жабдықтарын жеткізушілерге арналған біліктілік және қабілетті тексеру стандарттарының» нұсқасын шығарды, онда тұрақты ток зарядтағыштарының шығыс кернеу диапазоны 200-750 В, ал тұрақты қуат кернеуі кем дегенде 400-500 В және 600-750 В диапазондарын қамтитыны көрсетілген. Сондықтан, барлық модуль өндірушілері әдетте 200-750 В модульдерін жобалайды және тұрақты қуат талаптарына сай келеді. Электр көліктерінің жүру қашықтығының артуы және жаңа энергия көліктерін пайдаланушылардың зарядтау уақытын қысқарту талабымен сала 800 В аса жылдам зарядтау архитектурасын ұсынды, ал кейбір компаниялар 200-1000 В кең шығыс кернеу диапазонымен тұрақты ток зарядтау үйіндісін зарядтау модульдерін жеткізуді жүзеге асырды.

Зарядтау модульдерін жоғары жиілікті және миниатюризациялау тұрғысынан жаңа энергия зарядтау үйіндісі қуат көздерінің бір машиналық модульдерінің қуаты артты, бірақ оның көлемін пропорционалды түрде кеңейту мүмкін емес. Сондықтан, коммутация жиілігін арттыру және магниттік компоненттерді біріктіру қуат тығыздығын арттырудың маңызды құралына айналды.

Зарядтау модулінің тиімділігі тұрғысынан алғанда, жаңа энергиямен зарядтау үйіндісін зарядтау модулі индустриясындағы ірі компаниялардың ең жоғары тиімділігі әдетте 95%-96% құрайды. Болашақта үшінші буын электр құрылғылары сияқты электрондық компоненттердің дамуымен және 800 В немесе одан да жоғары кернеулі электр көліктерінің танымал болуымен жоғары вольтты платформамен индустрияның ең жоғары тиімділігі 98%-дан асатын өнімдерді шығаруы күтілуде.

Зарядтау модульдерінің қуат тығыздығы артқан сайын, бұл жылуды тарату проблемаларын да тудырады. Зарядтау модульдерінің жылуды тарату тұрғысынан алғанда, саладағы қазіргі негізгі жылуды тарату әдісі мәжбүрлі ауамен салқындату болып табылады, сонымен қатар жабық суық ауа өткізгіштері және сумен салқындату сияқты әдістер де бар. Ауамен салқындатудың арзандығы мен қарапайым құрылымының артықшылықтары бар. Дегенмен, жылуды тарату қысымы одан әрі артқан сайын, ауамен салқындатудың шектеулі жылуды тарату қабілеті мен жоғары шудың кемшіліктері одан әрі айқындала түседі. Зарядтау модулі мен қару желісін сұйық салқындатумен жабдықтау техникалық бағыттың негізгі шешіміне айналды.

3. Технологиялық прогресс жаңа энергетика саласының енуінің даму мүмкіндіктерін жеделдетеді

Соңғы жылдары жаңа энергетика саласының технологиялары ілгерілеу мен серпілістерді жалғастыруда, ал ену деңгейінің артуы жоғары ағынды зарядтау модульдері саласының үздіксіз дамуына ықпал етті. Батарея энергиясы тығыздығының айтарлықтай артуы жаңа энергетикалық көліктердің круиздік қашықтығының жеткіліксіздігі мәселесін шешті, ал жоғары қуатты зарядтау модульдерін қолдану зарядтау уақытын едәуір қысқартты, осылайша жаңа энергетикалық көліктердің енуін және тірек зарядтау қадаларының құрылысын жеделдетті. Болашақта оптикалық сақтау және зарядтау интеграциясы және V2G көлік желісінің интеграциясы сияқты технологиялардың интеграциясы мен қолданылуын тереңдету жаңа энергетика салаларының енуін және тұтынудың танымалдылығын одан әрі жеделдетеді деп күтілуде.

4. Салалық бәсекелестік ландшафт: Зарядтау модулі өнеркәсібі толықтай бәсекеге қабілетті және өнім нарығының кеңістігі үлкен.

Зарядтау модулі тұрақты ток зарядтау қадаларының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Әлемде жаңа энергия көліктерінің ену қарқынының артуымен тұтынушылар зарядтау қашықтығы мен зарядтаудың ыңғайлылығына алаңдаушылық білдіруде. Тұрақты токпен жылдам зарядталатын зарядтау қадаларына нарықтық сұраныс күрт өсті, ал ішкі зарядтау қадаларын пайдалану нарығы алғашқы кезден бастап өсті, өйткені Мемлекеттік электр желісі әртараптандырылған дамудың негізгі күші болды. Зарядтау қадалары жабдықтарын өндіру және пайдалану мүмкіндіктері бар бірқатар әлеуметтік капитал операторлары тез пайда болды. Отандық зарядтау модулін өндірушілер тірек зарядтау қадаларын салу үшін өндіріс пен сату көлемін кеңейтуді жалғастырды, ал олардың жан-жақты бәсекеге қабілеттілігі нығая берді.

Қазіргі уақытта, өнімді қайта жасау және зарядтау модульдерін әзірлеу жылдарынан кейін салалық бәсекелестік жеткілікті. Негізгі өнімдер жоғары кернеу және жоғары қуат тығыздығы бағытында дамып келеді, ал өнім нарығындағы кеңістік үлкен. Саладағы кәсіпорындар негізінен өнім топологиясын, басқару алгоритмдерін үздіксіз жетілдіру, аппараттық және өндірістік жүйелерді оңтайландыру және т.б. арқылы нарықтағы үлесі мен пайда деңгейін жоғарылатады.

5. Электр көліктерін зарядтау модульдерінің даму үрдістері

Зарядтау модульдері нарықта үлкен сұранысты тудырғандықтан, технология жоғары қуат тығыздығына, кең кернеу диапазонына және жоғары түрлендіру тиімділігіне қарай дамуын жалғастыруда.

1) Саясатқа негізделген сұранысқа бағытталған ауысу

Жаңа энергия көліктерінің дамуын қолдау және ілгерілету мақсатында зарядтау қадаларын салуды бастапқы кезеңде негізінен үкімет басқарды және біртіндеп саланың дамуын саяси қолдау арқылы эндогендік жүргізу моделіне бағыттады. 2021 жылдан бастап жаңа энергия көліктерінің қарқынды дамуы тірек нысандары мен зарядтау қадаларын салуға үлкен талаптар қойды. Зарядтау қадалары саласы саясатқа негізделгеннен сұранысқа негізделгенге трансформацияны аяқтауда.

Жаңа энергия көліктерінің санының артуына байланысты, зарядтау тіректерінің орналасу тығыздығының артуымен қатар, зарядтау уақытын одан әрі қысқарту қажет. Тұрақты ток зарядтау тіректерінің зарядтау жылдамдығы жоғары және зарядтау уақыты қысқа, бұл электромобиль пайдаланушыларының уақытша және төтенше зарядтау қажеттіліктеріне қолайлы және электромобильдер қашықтығының мазасыздығы мен зарядтау мазасыздығы мәселелерін тиімді шеше алады. Сондықтан, соңғы жылдары жаңадан салынған зарядтау тіректерінде, әсіресе қоғамдық зарядтау тіректерінде тұрақты ток жылдам зарядтау нарығының ауқымы тез өсті және Қытайдың көптеген негізгі қалаларында негізгі үрдіске айналды.

Қорытындылай келе, бір жағынан, жаңа энергетикалық көліктер санының өсуіне байланысты зарядтау қадаларының тірек конструкциясын үнемі жетілдіру қажет. Екінші жағынан, электромобильдерді пайдаланушылар әдетте тұрақты токпен жылдам зарядтауды мақсат етеді. Тұрақты токпен зарядтау қадалары негізгі үрдіске айналды, ал зарядтау модульдері де сұранысқа ие болды. Тарту негізгі қозғаушы күш болып табылатын даму кезеңі.

(2) Жоғары қуат тығыздығы, кең кернеу диапазоны, жоғары түрлендіру тиімділігі

Жылдам зарядтау деп аталатын нәрсе жоғары зарядтау қуатын білдіреді. Сондықтан, жылдам зарядтауға деген сұраныстың артуымен зарядтау модульдері жоғары қуат бағытында дамуын жалғастыруда. Зарядтау үйіндісінің жоғары қуатына екі жолмен қол жеткізіледі. Біріншісі - қуаттың суперпозициясына қол жеткізу үшін бірнеше зарядтау модульдерін параллель қосу; екіншісі - зарядтау модулінің бір қуатын арттыру. Қуат тығыздығын арттыру, кеңістікті азайту және электр архитектурасының күрделілігін азайту сияқты техникалық қажеттіліктерге сүйене отырып, бір зарядтау модулінің қуатын арттыру ұзақ мерзімді даму үрдісі болып табылады. Менің елімнің зарядтау модульдері бірінші буын 7,5 кВт-тан екінші буын 15/20 кВт-қа дейін үш буын дамуынан өтті және қазір екінші буынның үшінші буын 30/40 кВт-қа түрлендіру кезеңінде. Жоғары қуатты зарядтау модульдері нарықтың негізгі ағымына айналды. Сонымен қатар, миниатюризациялаудың жобалау принципіне сүйене отырып, зарядтау модульдерінің қуат тығыздығы да қуат деңгейінің артуымен бір уақытта артты.

Тұрақты токтың жоғары қуат деңгейіне жетудің екі жолы бар: кернеуді арттыру және токты арттыру. Жоғары токты зарядтау шешімін алғаш рет Tesla компаниясы қабылдады. Артықшылығы - компоненттерді оңтайландыру құны төмен, бірақ жоғары ток жылу шығынын арттырады және жылуды таратуға жоғары талаптар қояды, ал қалың сымдар ыңғайлылықты азайтады және аз дәрежеде ықпал етеді. Жоғары вольтты шешім зарядтау модулінің максималды жұмыс кернеуін арттыру болып табылады. Қазіргі уақытта бұл автомобиль өндірушілері жиі қолданатын модель. Ол энергия тұтынуды азайту, батареяның қызмет ету мерзімін жақсарту, салмақты азайту және кеңістікті үнемдеу артықшылықтарын ескере алады. Жоғары вольтты шешім электр көліктерін жылдам зарядтау қолданбаларын қолдау үшін жоғары вольтты платформамен жабдықтауды талап етеді. Қазіргі уақытта автомобиль компаниялары жиі қолданатын жылдам зарядтау шешімі - 400 В жоғары вольтты платформа. 800 В кернеу платформасын зерттеу және қолдану арқылы зарядтау модулінің кернеу деңгейі одан әрі жақсарады.

Түрлендіру тиімділігін арттыру - зарядтау модульдері әрқашан ұмтылатын техникалық көрсеткіш. Түрлендіру тиімділігін арттыру зарядтау тиімділігінің жоғарылауын және шығындардың төмендеуін білдіреді. Қазіргі уақытта зарядтау модульдерінің ең жоғары тиімділігі әдетте 95% ~ 96% құрайды. Болашақта үшінші буын қуат құрылғылары сияқты электрондық компоненттердің дамуы және зарядтау модульдерінің шығыс кернеуі 800 В немесе тіпті 1000 В-қа ауысқан кезде түрлендіру тиімділігі одан әрі жақсарады.

(3) EV зарядтау модульдерінің құны артады

Зарядтау модулі тұрақты ток зарядтау діңінің негізгі компоненті болып табылады, зарядтау діңінің аппараттық құнының шамамен 50%-ын құрайды. Болашақта зарядтау тиімділігінің артуы негізінен зарядтау модульдерінің өнімділігінің артуына байланысты. Бір жағынан, параллель қосылған зарядтау модульдерінің санының артуы зарядтау модулінің құнын тікелей арттырады; екінші жағынан, бір зарядтау модулінің қуат деңгейі мен қуат тығыздығының артуы аппараттық тізбектер мен басқару бағдарламалық жасақтамасының оңтайландырылған дизайнына, сондай-ақ негізгі компоненттердің технологиясына байланысты. Бұл серпілістер бүкіл зарядтау діңінің қуатын арттырудың негізгі технологиялары болып табылады, бұл зарядтау модулінің құнын одан әрі арттырады.

6. Электр қуатын зарядтау модулі өнеркәсібіндегі техникалық кедергілер

Электрмен жабдықтау технологиясы - схема топологиясы технологиясын, сандық технологияны, магниттік технологияны, компоненттік технологияны, жартылай өткізгіш технологияны және термиялық жобалау технологиясын біріктіретін пәнаралық пән. Бұл технологияны көп қажет ететін сала. Тұрақты ток зарядтау тірегінің жүрегі ретінде зарядтау модулі зарядтау тірегінің зарядтау тиімділігін, жұмыс тұрақтылығын, қауіпсіздігі мен сенімділігін тікелей анықтайды, ал оның маңыздылығы мен құндылығы ерекше. Өнім технологиялық зерттеулер мен әзірлемелерден бастап терминалдық қолданбаға дейін ресурстар мен мамандардың үлкен инвестицияларын қажет етеді. Электрондық компоненттерді және орналасуды қалай таңдау керек, бағдарламалық жасақтама алгоритмін жаңарту және қайталау, қолданба сценарийлерін дәл түсіну, жетілген сапаны бақылау және сынақ платформасының мүмкіндіктері өнімнің сапасы мен тұрақтылығына тікелей әсер етеді. Саладағы жаңадан келгендер үшін қысқа мерзімде әртүрлі технологияларды, персоналды және қолданба сценарийлері туралы деректерді жинау қиын, және оларда жоғары техникалық кедергілер бар.