Yeni enerji araç şarj modülü endüstrisi geliştirme fırsatı trendi

1. Şarj modülü endüstrisinin gelişimine genel bakış

Şarj modülleri, yeni enerji araçları için DC şarj istasyonlarının temelini oluşturur. Çin'de yeni enerji araçlarının yaygınlaşma oranı ve sahipliği artmaya devam ettikçe, şarj istasyonlarına olan talep de artmaktadır. Yeni enerji araçlarının şarjı, AC yavaş şarj ve DC hızlı şarj olarak ikiye ayrılır. DC hızlı şarj, yüksek voltaj, yüksek güç ve hızlı şarj özelliklerine sahiptir. Pazar, şarj verimliliğini hedefledikçe, DC hızlı şarj istasyonları ve şarj modüllerinin pazar ölçeği de genişlemeye devam etmektedir.

2. Elektrikli araç şarj modülü sektörünün teknik düzeyi ve özellikleri

Yeni enerji araç şarj yığını ev şarj modülü endüstrisi şu anda tek modül yüksek güç, yüksek frekans, minyatürleştirme, yüksek dönüşüm verimliliği ve geniş voltaj aralığı gibi teknik özelliklere sahiptir.

Tek modül gücü açısından, yeni enerji şarj yığını şarj modülü sektörü, 2014 yılında 7,5 kW, 2015 yılında 20 A ve 15 kW sabit akım ve 2016 yılında 25 A ve 15 kW sabit güçte ana akım ürün geliştirme süreçlerini deneyimlemiştir. Mevcut ana akım uygulama şarj modülleri 20 kW ve 30 kW'tır. Tek modül çözümleri ve 40 kW yeni enerji şarj yığını güç kaynağı tek modül çözümlerine dönüşüm. Yüksek güçlü şarj modülleri, gelecekte bir pazar geliştirme trendi haline gelecektir.

Çıkış voltajı açısından, Devlet Şebekesi, DC şarj cihazlarının çıkış voltajı aralığının 200-750 V olduğunu ve sabit güç voltajının en az 400-500 V ve 600-750 V aralıklarını kapsadığını belirten "Elektrikli Araç Şarj Ekipmanı Tedarikçileri için Yeterlilik ve Yetenek Doğrulama Standartları"nın 2017 versiyonunu yayınladı. Bu nedenle, tüm modül üreticileri genellikle modülleri 200-750 V için tasarlar ve sabit güç gereksinimlerini karşılar. Elektrikli araçların seyir menzilinin artması ve yeni enerji araç kullanıcılarının şarj süresini kısaltma talebiyle, sektör 800 V süper hızlı bir şarj mimarisi önerdi ve bazı şirketler 200-1000 V geniş bir çıkış voltajı aralığına sahip DC şarj yığın şarj modüllerinin tedarikini gerçekleştirdi.

Şarj modüllerinin yüksek frekanslı ve minyatürleştirilmesi açısından, yeni enerji şarj yığın güç kaynaklarının tek makine modüllerinin gücü artmış, ancak hacmi orantılı olarak genişletilememiştir. Bu nedenle, anahtarlama frekansını artırmak ve manyetik bileşenleri entegre etmek, güç yoğunluğunu artırmak için önemli araçlar haline gelmiştir.

Şarj modülü verimliliği açısından, yeni enerji şarj yığını şarj modülü sektöründeki büyük şirketler genellikle %95-%96'lık bir maksimum tepe verimliliğine sahiptir. Gelecekte, üçüncü nesil güç cihazları gibi elektronik bileşenlerin geliştirilmesi ve 800 V veya daha yüksek voltajlı yüksek voltajlı platformlara sahip elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla birlikte, sektörün %98'in üzerinde tepe verimliliğe sahip ürünler sunması beklenmektedir.

Şarj modüllerinin güç yoğunluğu arttıkça, daha büyük ısı dağılımı sorunları da ortaya çıkar. Şarj modüllerinin ısı dağılımı açısından, sektördeki mevcut yaygın ısı dağılımı yöntemi zorlamalı hava soğutmasıdır; ayrıca kapalı soğuk hava kanalları ve su soğutması gibi yöntemler de mevcuttur. Hava soğutmanın düşük maliyet ve basit yapı avantajları vardır. Ancak, ısı dağılımı basıncı arttıkça, hava soğutmanın sınırlı ısı dağılımı kapasitesi ve yüksek gürültü gibi dezavantajları daha da belirginleşecektir. Şarj modülünü ve tabanca hattını sıvı soğutma ile donatmak, teknik açıdan önemli bir çözüm haline gelmiştir.

3. Teknolojik ilerleme, yeni enerji endüstrisi penetrasyonunun gelişme fırsatlarını hızlandırır

Son yıllarda, yeni enerji endüstrisi teknolojileri ilerleme ve atılımlar kaydetmeye devam etmiş ve artan penetrasyon oranı, ana akım şarj modülü endüstrisinin sürekli gelişimini desteklemiştir. Batarya enerji yoğunluğundaki önemli artış, yeni enerji araçlarının yetersiz seyir menzili sorununu çözmüş ve yüksek güçlü şarj modüllerinin uygulanması, şarj süresini büyük ölçüde kısaltarak yeni enerji araçlarının yaygınlaşmasını ve destek şarj istasyonlarının inşasını hızlandırmıştır. Gelecekte, optik depolama ve şarj entegrasyonu ve V2G araç ağı entegrasyonu gibi teknolojilerin entegrasyonu ve derinleşen uygulamalarının, yeni enerji endüstrilerinin yaygınlaşmasını ve tüketimin yaygınlaşmasını daha da hızlandırması beklenmektedir.

4. Sektör rekabet ortamı: Şarj modülü sektörü tam rekabetçidir ve ürün pazar alanı geniştir.

Şarj modülü, DC şarj istasyonlarının temel bileşenidir. Dünya genelinde yeni enerji araçlarının yaygınlaşmasıyla birlikte, tüketiciler şarj menzili ve şarj kolaylığı konusunda giderek daha fazla endişe duyuyor. DC hızlı şarj istasyonlarına olan pazar talebi hızla arttı ve yerel şarj istasyonu işletme pazarı büyüdü. İlk zamanlarda, Devlet Şebekesi çeşitlendirilmiş kalkınmanın ana gücüydü. Hem şarj istasyonu ekipmanı üretim hem de işletme kapasitesine sahip bir dizi sosyal sermaye operatörü hızla ortaya çıktı. Yerel şarj modülü üreticileri, destekleyici şarj istasyonlarının inşası için üretim ve satış ölçeklerini genişletmeye devam etti ve kapsamlı rekabet güçleri güçlenmeye devam etti.

Şarj modüllerinin yıllarca süren ürün geliştirme ve yenileme çalışmalarının ardından, sektörde rekabet yeterli düzeydedir. Ana akım ürünler yüksek voltaj ve yüksek güç yoğunluğu yönünde gelişmekte olup, ürün pazar payı geniştir. Sektördeki işletmeler, ürün topolojisini, kontrol algoritmalarını sürekli iyileştirerek, donanım ve üretim sistemlerini optimize ederek vb. daha yüksek pazar payı ve kâr oranları elde etmektedir.

5. Elektrikli araç şarj modüllerinin geliştirme eğilimleri

Şarj modülleri büyük bir pazar talebi yaratırken, teknoloji yüksek güç yoğunluğu, geniş voltaj aralığı ve yüksek dönüşüm verimliliği yönünde gelişmeye devam ediyor.

1) Politika odaklı değişimden talep odaklı değişime

Yeni enerji araçlarının geliştirilmesini desteklemek ve teşvik etmek amacıyla, şarj istasyonlarının inşası ilk aşamada ağırlıklı olarak hükümet tarafından yönetilmiş ve politika desteğiyle sektörün gelişimi kademeli olarak içsel bir sürüş modeline doğru yönlendirilmiştir. 2021'den bu yana, yeni enerji araçlarının hızla gelişmesi, destek tesisleri ve şarj istasyonlarının inşasına büyük talep getirmiştir. Şarj istasyonları sektörü, politika odaklı olmaktan talep odaklı olmaya doğru dönüşümünü tamamlamaktadır.

Yeni enerjili araçların sayısının artmasıyla birlikte, şarj istasyonlarının yerleşim yoğunluğunun artmasına ek olarak, şarj sürelerinin daha da kısaltılması gerekmektedir. DC şarj istasyonları, daha hızlı şarj hızlarına ve daha kısa şarj sürelerine sahiptir; bu da elektrikli araç kullanıcılarının geçici ve acil şarj ihtiyaçları için daha uygundur ve elektrikli araç menzili ve şarj endişesi sorunlarını etkili bir şekilde çözebilir. Bu nedenle, son yıllarda, özellikle halka açık şarj istasyonları olmak üzere yeni inşa edilen şarj istasyonlarında DC hızlı şarjın pazar ölçeği hızla büyümüş ve Çin'in birçok ana şehrinde yaygın bir trend haline gelmiştir.

Özetle, bir yandan yeni enerji araçlarının sayısı artmaya devam ettikçe, şarj istasyonlarının destekleyici yapısının sürekli iyileştirilmesi gerekiyor. Diğer yandan, elektrikli araç kullanıcıları genellikle DC hızlı şarjı tercih ediyor. DC şarj istasyonları ana akım trend haline geldi ve şarj modülleri de talep görmeye başladı. Bu, çekişin ana itici güç olduğu bir gelişim aşaması.

(2) Yüksek güç yoğunluğu, geniş voltaj aralığı, yüksek dönüşüm verimliliği

Hızlı şarj olarak adlandırılan şey, yüksek şarj gücü anlamına gelir. Bu nedenle, hızlı şarja olan artan talep altında, şarj modülleri yüksek güç yönünde gelişmeye devam ediyor. Şarj yığınının yüksek gücü iki şekilde elde edilir. Birincisi, güç süperpozisyonu elde etmek için birden fazla şarj modülünü paralel olarak bağlamak; diğeri ise şarj modülünün tek gücünü artırmaktır. Güç yoğunluğunu artırma, alanı azaltma ve elektrik mimarisinin karmaşıklığını azaltma gibi teknik ihtiyaçlara dayanarak, tek bir şarj modülünün gücünü artırmak uzun vadeli bir gelişme trendidir. Ülkemizin şarj modülleri, ilk nesil 7,5 kW'tan ikinci nesil 15/20 kW'a kadar üç nesil geliştirme sürecinden geçmiştir ve şu anda ikinci nesilden üçüncü nesil 30/40 kW'a dönüşüm sürecindedir. Yüksek güçlü şarj modülleri pazarın ana akımı haline gelmiştir. Aynı zamanda, minyatürleştirme tasarım prensibine dayanarak, şarj modüllerinin güç yoğunluğu da güç seviyesindeki artışla eş zamanlı olarak artmıştır.

Daha yüksek güç seviyeli DC hızlı şarj elde etmenin iki yolu vardır: voltajı artırmak ve akımı artırmak. Yüksek akımlı şarj çözümü ilk olarak Tesla tarafından benimsenmiştir. Avantajı, bileşen optimizasyonunun maliyetinin daha düşük olmasıdır, ancak yüksek akım daha yüksek ısı kaybı ve ısı dağılımı için yüksek gereksinimler getirecektir ve daha kalın kablolar rahatlığı azaltır ve daha az ölçüde teşvik eder. Yüksek voltajlı çözüm, şarj modülünün maksimum çalışma voltajını artırmaktır. Şu anda otomobil üreticileri tarafından yaygın olarak kullanılan bir modeldir. Enerji tüketimini azaltma, pil ömrünü iyileştirme, ağırlığı azaltma ve yerden tasarruf etme avantajlarını hesaba katabilir. Yüksek voltajlı çözüm, elektrikli araçların hızlı şarj uygulamalarını desteklemek için yüksek voltajlı bir platformla donatılmasını gerektirir. Şu anda, otomobil şirketleri tarafından yaygın olarak kullanılan hızlı şarj çözümü 400V yüksek voltajlı platformdur. 800V voltaj platformunun araştırılması ve uygulanmasıyla, şarj modülünün voltaj seviyesi daha da iyileştirilecektir.

Dönüşüm verimliliğindeki artış, şarj modüllerinin her zaman hedeflediği teknik bir göstergedir. Dönüşüm verimliliğindeki artış, daha yüksek şarj verimliliği ve daha düşük kayıplar anlamına gelir. Şu anda, şarj modüllerinin maksimum tepe verimliliği genellikle %95-%96'dır. Gelecekte, üçüncü nesil güç cihazları gibi elektronik bileşenlerin geliştirilmesi ve şarj modüllerinin çıkış voltajının 800 V'a, hatta 1000 V'a yaklaşmasıyla dönüşüm verimliliği daha da artacaktır.

(3) Elektrikli araç şarj modüllerinin değeri artıyor

Şarj modülü, DC şarj yığınının temel bileşenidir ve şarj yığınının donanım maliyetinin yaklaşık %50'sini oluşturur. Gelecekte şarj verimliliğinin iyileştirilmesi, esas olarak şarj modüllerinin performans iyileştirmesine bağlıdır. Bir yandan, paralel bağlanan daha fazla şarj modülü, şarj modülünün değerini doğrudan artıracaktır; diğer yandan, tek bir şarj modülünün güç seviyesi ve güç yoğunluğunun iyileştirilmesi, donanım devrelerinin ve kontrol yazılımlarının optimize edilmiş tasarımına ve temel bileşenlerin teknolojisine bağlıdır. Çığır açan bu teknolojiler, tüm şarj yığınının gücünü iyileştirmek ve şarj modülünün değerini daha da artırmak için temel teknolojilerdir.

6. Elektrikli araç şarj modülü sektöründeki teknik engeller

Güç kaynağı teknolojisi, devre topolojisi teknolojisi, dijital teknoloji, manyetik teknoloji, bileşen teknolojisi, yarı iletken teknolojisi ve termal tasarım teknolojisini birleştiren disiplinler arası bir konudur. Teknoloji yoğun bir sektördür. DC şarj yığınının kalbi olan şarj modülü, şarj yığınının şarj verimliliğini, operasyonel kararlılığını, güvenliğini ve güvenilirliğini doğrudan belirler ve önemi ve değeri olağanüstüdür. Bir ürün, teknoloji araştırma ve geliştirmeden terminal uygulamasına kadar büyük miktarda kaynak ve profesyonel yatırımı gerektirir. Elektronik bileşenlerin ve düzenin nasıl seçileceği, yazılım algoritması yükseltme ve yinelemesi, uygulama senaryolarının doğru bir şekilde kavranması ve gelişmiş kalite kontrol ve test platformu yeteneklerinin tümü, ürün kalitesini ve kararlılığını doğrudan etkiler. Sektöre yeni girenlerin kısa sürede çeşitli teknolojiler, personel ve uygulama senaryosu verilerini toplaması zordur ve yüksek teknik engellere sahiptirler.