नवीन ऊर्जा वाहन चार्जिंग मॉड्यूल उद्योग विकासाच्या संधींचा कल

१. चार्जिंग मॉड्यूल उद्योगाच्या विकासाचा आढावा

नवीन ऊर्जा वाहनांसाठीच्या डीसी चार्जिंग पाइल्सचा चार्जिंग मॉड्यूल्स हा गाभा आहे. चीनमध्ये नवीन ऊर्जा वाहनांचा वापर आणि मालकी सतत वाढत असल्यामुळे, चार्जिंग पाइल्सची मागणी वाढत आहे. नवीन ऊर्जा वाहनांचे चार्जिंग हे एसी स्लो चार्जिंग आणि डीसी फास्ट चार्जिंगमध्ये विभागलेले आहे. डीसी फास्ट चार्जिंगमध्ये उच्च व्होल्टेज, उच्च पॉवर आणि जलद चार्जिंग ही वैशिष्ट्ये आहेत. बाजारपेठ चार्जिंग कार्यक्षमतेचा पाठपुरावा करत असल्यामुळे, डीसी फास्ट चार्जिंग पाइल्स आणि चार्जिंग मॉड्यूल्सच्या बाजारपेठेचा विस्तार सतत होत आहे.

२. ईव्ही चार्जिंग मॉड्यूल उद्योगाची तांत्रिक पातळी आणि वैशिष्ट्ये

नवीन ऊर्जा वाहन चार्जिंग पाइल ईव्ही चार्जर मॉड्यूल उद्योगात सध्या सिंगल मॉड्यूल उच्च शक्ती, उच्च वारंवारता, लघुकरण, उच्च रूपांतरण कार्यक्षमता आणि विस्तृत व्होल्टेज श्रेणी यांसारखी तांत्रिक वैशिष्ट्ये आहेत.

एकल मॉड्यूल पॉवरच्या बाबतीत, नवीन ऊर्जा चार्जिंग पाइल चार्जिंग मॉड्यूल उद्योगाने २०१४ मध्ये ७.५kW, २०१५ मध्ये स्थिर प्रवाह २०A आणि १५kW, आणि २०१६ मध्ये स्थिर पॉवर २५A आणि १५kW असा मुख्य उत्पादन विकास अनुभवला आहे. सध्या मुख्य प्रवाहातील वापरातील चार्जिंग मॉड्यूल्स २०kW आणि ३०kW आहेत. एकल-मॉड्यूल सोल्यूशन्स आणि ४०kW नवीन ऊर्जा चार्जिंग पाइल वीज पुरवठा एकल-मॉड्यूल सोल्यूशन्समध्ये रूपांतरण. उच्च-शक्तीचे चार्जिंग मॉड्यूल्स भविष्यात बाजारपेठेच्या विकासाचा एक ट्रेंड बनले आहेत.

आउटपुट व्होल्टेजच्या बाबतीत, स्टेट ग्रिडने "इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग उपकरण पुरवठादारांसाठी पात्रता आणि क्षमता पडताळणी मानके" ची २०१७ ची आवृत्ती जारी केली आहे, ज्यात असे नमूद केले आहे की डीसी चार्जरची आउटपुट व्होल्टेज श्रेणी २००-७५०V आहे आणि स्थिर पॉवर व्होल्टेजमध्ये किमान ४००-५००V आणि ६००-७५०V श्रेणींचा समावेश होतो. त्यामुळे, सर्व मॉड्यूल उत्पादक साधारणपणे २००-७५०V साठी मॉड्यूल डिझाइन करतात आणि स्थिर पॉवरच्या आवश्यकता पूर्ण करतात. इलेक्ट्रिक वाहनांच्या क्रूझिंग रेंजमध्ये वाढ झाल्यामुळे आणि नवीन ऊर्जा वाहन वापरकर्त्यांची चार्जिंग वेळ कमी करण्याची मागणी लक्षात घेता, उद्योगाने ८००V सुपर फास्ट चार्जिंग आर्किटेक्चर प्रस्तावित केले आहे आणि काही कंपन्यांनी २००-१०००V च्या विस्तृत आउटपुट व्होल्टेज श्रेणीसह डीसी चार्जिंग पाइल चार्जिंग मॉड्यूलचा पुरवठा प्रत्यक्षात आणला आहे.

चार्जिंग मॉड्यूल्सची उच्च-फ्रिक्वेन्सी आणि लघुकरणामुळे, नवीन ऊर्जा चार्जिंग पाइल पॉवर सप्लायच्या सिंगल-मशीन मॉड्यूल्सची शक्ती वाढली आहे, परंतु त्याचा आकार प्रमाणात वाढवता येत नाही. त्यामुळे, पॉवर डेन्सिटी वाढवण्यासाठी स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी वाढवणे आणि चुंबकीय घटकांचे एकत्रीकरण करणे हे महत्त्वाचे उपाय बनले आहेत.

चार्जिंग मॉड्यूलच्या कार्यक्षमतेच्या बाबतीत, नवीन ऊर्जा चार्जिंग पाइल चार्जिंग मॉड्यूल उद्योगातील प्रमुख कंपन्यांची कमाल कार्यक्षमता साधारणपणे ९५%-९६% असते. भविष्यात, तिसऱ्या पिढीतील पॉवर डिव्हाइसेससारख्या इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या विकासामुळे आणि ८००V किंवा त्याहून अधिक उच्च व्होल्टेज प्लॅटफॉर्म असलेल्या इलेक्ट्रिक वाहनांच्या लोकप्रियतेमुळे, या उद्योगात ९८% पेक्षा जास्त कमाल कार्यक्षमता असलेली उत्पादने येण्याची अपेक्षा आहे.

चार्जिंग मॉड्यूल्सची पॉवर डेन्सिटी जसजशी वाढते, तसतशी उष्णता उत्सर्जनाची समस्याही अधिक गंभीर होते. चार्जिंग मॉड्यूल्सच्या उष्णता उत्सर्जनाच्या बाबतीत, उद्योगातील सध्याची मुख्य उष्णता उत्सर्जन पद्धत म्हणजे फोर्स्ड एअर कूलिंग, आणि याशिवाय क्लोज्ड कोल्ड एअर डक्ट्स व वॉटर कूलिंग यांसारख्या पद्धतीही आहेत. एअर कूलिंगचे फायदे म्हणजे कमी खर्च आणि साधी रचना. तथापि, उष्णता उत्सर्जनाचा दाब जसजसा वाढत जातो, तसतसे एअर कूलिंगची मर्यादित उष्णता उत्सर्जन क्षमता आणि जास्त आवाज हे तोटे अधिक स्पष्ट होतात. चार्जिंग मॉड्यूल आणि गन लाइनला लिक्विड कूलिंगने सुसज्ज करणे हा एक प्रमुख तांत्रिक उपाय बनला आहे.

३. तांत्रिक प्रगतीमुळे नवीन ऊर्जा उद्योगाच्या प्रसाराच्या संधींना गती मिळते.

अलिकडच्या वर्षांत, नवीन ऊर्जा उद्योग तंत्रज्ञानाने सातत्याने प्रगती आणि नवनवीन शोध लावले आहेत, आणि वाढत्या वापरामुळे चार्जिंग मॉड्यूल उद्योगाच्या निरंतर विकासाला चालना मिळाली आहे. बॅटरीच्या ऊर्जा घनतेतील लक्षणीय वाढीमुळे नवीन ऊर्जा वाहनांच्या अपुऱ्या प्रवास क्षमतेची समस्या सुटली आहे, आणि उच्च-शक्तीच्या चार्जिंग मॉड्यूल्सच्या वापरामुळे चार्जिंगचा वेळ मोठ्या प्रमाणात कमी झाला आहे, ज्यामुळे नवीन ऊर्जा वाहनांचा प्रसार आणि त्यांना आधार देणाऱ्या चार्जिंग पाइल्सच्या उभारणीला गती मिळाली आहे. भविष्यात, ऑप्टिकल स्टोरेज आणि चार्जिंग इंटिग्रेशन तसेच V2G वाहन नेटवर्क इंटिग्रेशन यांसारख्या तंत्रज्ञानाचे एकत्रीकरण आणि सखोल वापरामुळे नवीन ऊर्जा उद्योगांचा प्रसार आणि वापराचा प्रसार आणखी वेगवान होण्याची अपेक्षा आहे.

४. उद्योगातील स्पर्धेचे स्वरूप: चार्जिंग मॉड्यूल उद्योग पूर्णपणे स्पर्धात्मक असून उत्पादनासाठी बाजारपेठ मोठी आहे.

चार्जिंग मॉड्यूल हा डीसी चार्जिंग पाइल्सचा मुख्य घटक आहे. जगभरात नवीन ऊर्जा वाहनांचा वापर वाढत असल्यामुळे, ग्राहक चार्जिंग रेंज आणि चार्जिंगच्या सोयीबद्दल अधिकाधिक चिंतित आहेत. डीसी फास्ट चार्जिंग पाइल्सची बाजारपेठेतील मागणी प्रचंड वाढली आहे आणि देशांतर्गत चार्जिंग पाइल संचालन बाजारपेठेचा सुरुवातीच्या काळात वैविध्यपूर्ण विकास झाला, ज्यात स्टेट ग्रिड ही मुख्य शक्ती होती. चार्जिंग पाइल उपकरणांचे उत्पादन आणि संचालन या दोन्ही क्षमता असलेले अनेक सामाजिक भांडवल असलेले ऑपरेटर्स वेगाने उदयास आले. देशांतर्गत चार्जिंग मॉड्यूल उत्पादकांनी सहाय्यक चार्जिंग पाइल्सच्या उभारणीसाठी आपले उत्पादन आणि विक्रीचे प्रमाण सतत वाढवले ​​आणि त्यांची सर्वसमावेशक स्पर्धात्मकता सतत मजबूत झाली.

सध्या, चार्जिंग मॉड्यूल्सच्या उत्पादनात अनेक वर्षांच्या सुधारणा आणि विकासानंतर, उद्योगात पुरेशी स्पर्धा आहे. मुख्य उत्पादने उच्च व्होल्टेज आणि उच्च पॉवर घनतेच्या दिशेने विकसित होत आहेत आणि उत्पादनासाठी बाजारातील जागा मोठी आहे. या उद्योगातील कंपन्या प्रामुख्याने उत्पादनाची रचना, नियंत्रण अल्गोरिदम, हार्डवेअर आणि उत्पादन प्रणाली इत्यादींमध्ये सतत सुधारणा करून उच्च बाजारहिस्सा आणि नफ्याची पातळी मिळवतात.

५. ईव्ही चार्जिंग मॉड्यूलच्या विकासाचे कल

चार्जिंग मॉड्यूल्सना बाजारात प्रचंड मागणी येत असल्यामुळे, तंत्रज्ञान उच्च पॉवर डेन्सिटी, विस्तृत व्होल्टेज श्रेणी आणि उच्च रूपांतरण कार्यक्षमतेच्या दिशेने विकसित होत आहे.

१) धोरणात्मक बदलाकडून मागणी-आधारित बदलाकडे

नवीन ऊर्जा वाहनांच्या विकासाला पाठिंबा देण्यासाठी आणि प्रोत्साहन देण्यासाठी, सुरुवातीच्या टप्प्यात चार्जिंग पाइल्सचे बांधकाम प्रामुख्याने सरकारच्या नेतृत्वाखाली झाले आणि धोरणात्मक पाठिंब्याद्वारे या उद्योगाच्या विकासाला हळूहळू स्वदेशी चालन मॉडेलकडे मार्गदर्शन केले गेले. २०२१ पासून, नवीन ऊर्जा वाहनांच्या जलद विकासामुळे सहाय्यक सुविधा आणि चार्जिंग पाइल्सच्या बांधकामावर प्रचंड मागणी निर्माण झाली आहे. चार्जिंग पाइल उद्योग धोरणाधारित वरून मागणी-आधारित होण्याकडे स्थित्यंतर पूर्ण करत आहे.

नवीन ऊर्जा वाहनांची वाढती संख्या पाहता, चार्जिंग पाइलच्या मांडणीची घनता वाढवण्यासोबतच, चार्जिंगचा वेळ आणखी कमी करणे आवश्यक आहे. डीसी चार्जिंग पाइल्सचा चार्जिंग वेग जास्त असतो आणि चार्जिंगचा वेळ कमी असतो, जे इलेक्ट्रिक वाहन वापरकर्त्यांच्या तात्पुरत्या आणि आपत्कालीन चार्जिंगच्या गरजांसाठी अधिक उपयुक्त आहेत, आणि ते इलेक्ट्रिक वाहनाच्या रेंजची चिंता व चार्जिंगची चिंता या समस्या प्रभावीपणे सोडवू शकतात. त्यामुळे, अलिकडच्या वर्षांत, नव्याने उभारलेल्या चार्जिंग पाइल्समधील, विशेषतः सार्वजनिक चार्जिंग पाइल्समधील डीसी फास्ट चार्जिंगच्या बाजारपेठेचा विस्तार झपाट्याने वाढला आहे आणि चीनमधील अनेक प्रमुख शहरांमध्ये हा एक मुख्य प्रवाह बनला आहे.

थोडक्यात सांगायचे झाल्यास, एकीकडे नवीन ऊर्जा वाहनांची संख्या सतत वाढत असल्याने, चार्जिंग पाइल्सच्या सहाय्यक बांधकामात सातत्याने सुधारणा करण्याची गरज आहे. दुसरीकडे, इलेक्ट्रिक वाहन वापरकर्ते सामान्यतः डीसी फास्ट चार्जिंगला पसंती देतात. डीसी चार्जिंग पाइल्स हा मुख्य प्रवाह बनला आहे आणि चार्जिंग मॉड्यूल्सनाही मागणी आहे. हा विकासाचा एक असा टप्पा आहे, जिथे मागणी ही मुख्य प्रेरक शक्ती आहे.

(2) उच्च पॉवर घनता, विस्तृत व्होल्टेज श्रेणी, उच्च रूपांतरण कार्यक्षमता

तथाकथित जलद चार्जिंग म्हणजे उच्च चार्जिंग शक्ती. त्यामुळे, जलद चार्जिंगच्या वाढत्या मागणीनुसार, चार्जिंग मॉड्यूल्स उच्च शक्तीच्या दिशेने सतत विकसित होत आहेत. चार्जिंग पाइलची उच्च शक्ती दोन प्रकारे साध्य केली जाते. एक म्हणजे अनेक चार्जिंग मॉड्यूल्सना समांतर जोडून शक्तीचे सुपरपोझिशन (power superposition) साधणे; आणि दुसरे म्हणजे प्रत्येक चार्जिंग मॉड्यूलची एकल शक्ती वाढवणे. शक्तीची घनता वाढवणे, जागा कमी करणे आणि विद्युत रचनेची गुंतागुंत कमी करणे या तांत्रिक गरजांच्या आधारावर, एका चार्जिंग मॉड्यूलची शक्ती वाढवणे हा एक दीर्घकालीन विकासाचा कल आहे. आपल्या देशातील चार्जिंग मॉड्यूल्सनी विकासाच्या तीन पिढ्या पार केल्या आहेत, पहिल्या पिढीतील ७.५kW पासून दुसऱ्या पिढीतील १५/२०kW पर्यंत, आणि आता ते दुसऱ्या पिढीकडून तिसऱ्या पिढीतील ३०/४०kW मध्ये रूपांतरित होण्याच्या काळात आहेत. उच्च-शक्तीचे चार्जिंग मॉड्यूल्स बाजाराचा मुख्य प्रवाह बनले आहेत. त्याच वेळी, लघुकरणाच्या (miniaturization) डिझाइन तत्त्वावर आधारित, शक्तीच्या पातळीत वाढ झाल्याबरोबर चार्जिंग मॉड्यूल्सची शक्ती घनता देखील एकाच वेळी वाढली आहे.

उच्च पॉवर लेव्हल डीसी फास्ट चार्जिंग साध्य करण्याचे दोन मार्ग आहेत: व्होल्टेज वाढवणे आणि करंट वाढवणे. उच्च-करंट चार्जिंग सोल्यूशन सर्वप्रथम टेस्लाने स्वीकारले. याचा फायदा असा आहे की घटकांच्या ऑप्टिमायझेशनचा खर्च कमी असतो, परंतु उच्च करंटमुळे उष्णतेचे नुकसान जास्त होते आणि उष्णता उत्सर्जनासाठी उच्च आवश्यकता निर्माण होतात, तसेच जाड तारांमुळे सोय कमी होते आणि त्याचा उपयोग कमी प्रमाणात होतो. उच्च-व्होल्टेज सोल्यूशन म्हणजे चार्जिंग मॉड्यूलचे कमाल ऑपरेटिंग व्होल्टेज वाढवणे. सध्या कार उत्पादकांद्वारे हे एक सामान्यपणे वापरले जाणारे मॉडेल आहे. यामुळे ऊर्जेचा वापर कमी करणे, बॅटरीचे आयुष्य सुधारणे, वजन कमी करणे आणि जागा वाचवणे या फायद्यांचा विचार करता येतो. उच्च-व्होल्टेज सोल्यूशनसाठी इलेक्ट्रिक वाहनांना फास्ट चार्जिंग ॲप्लिकेशन्सना सपोर्ट करण्यासाठी उच्च-व्होल्टेज प्लॅटफॉर्मने सुसज्ज असणे आवश्यक आहे. सध्या, कार कंपन्यांद्वारे सामान्यपणे वापरले जाणारे फास्ट चार्जिंग सोल्यूशन म्हणजे ४००V उच्च-व्होल्टेज प्लॅटफॉर्म आहे. ८००V व्होल्टेज प्लॅटफॉर्मच्या संशोधन आणि वापरामुळे, चार्जिंग मॉड्यूलची व्होल्टेज पातळी आणखी सुधारली जाईल.

रूपांतरण कार्यक्षमतेत सुधारणा हे एक तांत्रिक निर्देशक आहे, ज्याचा चार्जिंग मॉड्यूल्स नेहमीच पाठपुरावा करतात. रूपांतरण कार्यक्षमतेतील सुधारणेचा अर्थ आहे उच्च चार्जिंग कार्यक्षमता आणि कमी नुकसान. सध्या, चार्जिंग मॉड्यूल्सची कमाल शिखर कार्यक्षमता साधारणपणे ९५%~९६% असते. भविष्यात, तिसऱ्या पिढीतील पॉवर डिव्हाइसेससारख्या इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या विकासामुळे आणि चार्जिंग मॉड्यूल्सचे आउटपुट व्होल्टेज ८००V किंवा अगदी १०००V पर्यंत पोहोचल्यामुळे, रूपांतरण कार्यक्षमतेत आणखी सुधारणा होईल.

(3) ईव्ही चार्जिंग मॉड्यूलचे मूल्य वाढते

चार्जिंग मॉड्यूल हा डीसी चार्जिंग पाइलचा मुख्य घटक असून, चार्जिंग पाइलच्या हार्डवेअर खर्चापैकी सुमारे ५०% खर्च यावर होतो. भविष्यातील चार्जिंग कार्यक्षमतेतील सुधारणा मुख्यत्वे चार्जिंग मॉड्यूल्सच्या कामगिरीतील सुधारणेवर अवलंबून आहे. एकीकडे, समांतर जोडलेल्या अधिक चार्जिंग मॉड्यूल्समुळे चार्जिंग मॉड्यूलचे मूल्य थेट वाढेल; तर दुसरीकडे, एकल चार्जिंग मॉड्यूलच्या पॉवर लेव्हल आणि पॉवर डेन्सिटीमधील सुधारणा ही हार्डवेअर सर्किट्स आणि कंट्रोल सॉफ्टवेअरच्या ऑप्टिमाइझ्ड डिझाइनवर, तसेच मुख्य घटकांच्या तंत्रज्ञानातील महत्त्वपूर्ण प्रगतीवर अवलंबून असते. ही संपूर्ण चार्जिंग पाइलची शक्ती सुधारण्यासाठीची प्रमुख तंत्रज्ञाने आहेत, ज्यामुळे चार्जिंग मॉड्यूलचे मूल्य आणखी वाढेल.

६. ईव्ही पॉवर चार्जिंग मॉड्यूल उद्योगातील तांत्रिक अडथळे

वीज पुरवठा तंत्रज्ञान हा एक आंतरविद्याशाखीय विषय आहे, जो सर्किट टोपोलॉजी तंत्रज्ञान, डिजिटल तंत्रज्ञान, चुंबकीय तंत्रज्ञान, घटक तंत्रज्ञान, सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञान आणि थर्मल डिझाइन तंत्रज्ञान यांना एकत्रित करतो. हा एक तंत्रज्ञान-केंद्रित उद्योग आहे. डीसी चार्जिंग पाइलचा केंद्रबिंदू म्हणून, चार्जिंग मॉड्यूल थेट चार्जिंग पाइलची चार्जिंग कार्यक्षमता, कार्यान्वयन स्थिरता, सुरक्षितता आणि विश्वसनीयता निश्चित करतो, आणि त्याचे महत्त्व व मूल्य अजोड आहे. एखाद्या उत्पादनासाठी तंत्रज्ञान संशोधन आणि विकासापासून ते अंतिम वापरापर्यंत संसाधने आणि व्यावसायिकांची मोठी गुंतवणूक आवश्यक असते. इलेक्ट्रॉनिक घटक आणि लेआउटची निवड, सॉफ्टवेअर अल्गोरिदमचे अपग्रेड आणि पुनरावृत्ती, वापराच्या परिस्थितीचे अचूक आकलन, आणि परिपक्व गुणवत्ता नियंत्रण व चाचणी प्लॅटफॉर्मची क्षमता या सर्वांचा उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर आणि स्थिरतेवर थेट परिणाम होतो. या उद्योगात नवीन प्रवेश करणाऱ्यांसाठी अल्पावधीत विविध तंत्रज्ञान, कर्मचारी आणि वापराच्या परिस्थितीचा डेटा जमा करणे कठीण असते आणि त्यांच्यासमोर मोठे तांत्रिक अडथळे असतात.