構(gòu)建新型能源體系，充電樁市場(chǎng)將迎來(lái)高增長(zhǎng)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源轉(zhuǎn)型則是當(dāng)今國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和能源危機(jī)的擔(dān)憂，新能源市場(chǎng)的需求正在快速增長(zhǎng)。
當(dāng)前全球汽車產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化正在深度推進(jìn)，在新能源革命浪潮下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)成為各國(guó)重點(diǎn)發(fā)力方向。隨著新能源汽車技術(shù)的日趨成熟，充電基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)已建成世界上數(shù)量最多、服務(wù)范圍最廣、品種類型最全的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系。目前按照1公樁=3個(gè)私樁的測(cè)算，中國(guó)2023年增量市場(chǎng)的純電動(dòng)車的車樁比已經(jīng)1：1，領(lǐng)先世界其它國(guó)家數(shù)倍水平。在需求和技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，充電樁的平均功率也發(fā)生了持續(xù)性提升。
根據(jù)EEPW整理的數(shù)據(jù)，美國(guó)公共充電站中，數(shù)量最多的是2級(jí)充電樁，共有140,387根，這些充電樁需要連接240伏的電壓，提供6至19千瓦的電力，根據(jù)不同汽車電池容量不同，充電時(shí)間為4至10個(gè)小時(shí)。相比之下，DC直流快速充電樁數(shù)量為43,166根，提供數(shù)百千瓦的電力，充電時(shí)間更短。
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充電模塊
充電模塊，也叫功率模塊，是充電樁的“心臟”，占充電樁硬件成本的約50%，而硬件成本又占了總成本的90%；
充電模塊在直流充電樁中起到將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的作用，關(guān)系充電樁整體性能與充電安全。其中芯片、功率器件、電容、磁元件、PCB等部分是充電樁的核心組成部件。
首先，充電模塊的轉(zhuǎn)換效率是衡量其性能的重要指標(biāo)之一。高效的充電模塊可以在轉(zhuǎn)換過(guò)程中減少能量損失，提高充電效率，從而縮短充電時(shí)間，提升用戶體驗(yàn)。
其次，充電模塊的穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的。在充電過(guò)程中，充電模塊需要承受各種復(fù)雜的工況和環(huán)境條件，如高溫、低溫、潮濕等。因此，充電模塊必須具備優(yōu)異的穩(wěn)定性和可靠性，以確保充電樁能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
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根據(jù)之前很多網(wǎng)站的充電槍拆解中，EEPW獲取到了以下MCU芯片被眾多新能源汽車充電槍采用，匯總成下表所示。
意法半導(dǎo)體STM
ST意法半導(dǎo)體STM8S是一顆8位MCU，頻率為16 MHz，內(nèi)置32Kb Flash以及128字節(jié)EEPROM、SPI接口、I2C接口、10位ADC，芯片還集成內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器、看門狗和掉電復(fù)位等多種功能，提供LQFP48以及LQFP32兩種封裝形式。
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兆易創(chuàng)新GD32F
兆易創(chuàng)新這款MCU內(nèi)置32位Cortex-M3內(nèi)核，采用LQFP48封裝，主頻48MHz，運(yùn)行頻率最高可達(dá)108MHz，具備64K FLASH和8K SRAM，提供高達(dá)3個(gè)12-bit 1MSPS ADC和10個(gè)通用型16-bit定時(shí)器，1個(gè)PWM高級(jí)定時(shí)器，以及配備標(biāo)準(zhǔn)型和高級(jí)通信接口。
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作為新能源汽車的重要配套設(shè)施，近年來(lái)充電樁也在國(guó)家政策以及新能源汽車快充需求推動(dòng)下持續(xù)發(fā)展，大功率充電樁逐步開(kāi)始鋪開(kāi)。
EEPW認(rèn)為，SiC相比傳統(tǒng)硅基功率半導(dǎo)體，在大功率、高電壓的應(yīng)用場(chǎng)景中具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此充電樁一直以來(lái)都是SiC行業(yè)的重要目標(biāo)市場(chǎng)之一。
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充電樁所需的電容是指充電樁內(nèi)部的電容器，用于儲(chǔ)存電能。在電動(dòng)汽車充電過(guò)程中，充電樁需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后通過(guò)電容器進(jìn)行儲(chǔ)能，最后再將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供給電動(dòng)汽車使用。因此，電容是充電樁中不可或缺的重要組成部分。
充電樁所需的電容通常采用高壓電容器或超級(jí)電容器。高壓電容器具有較高的耐壓能力和較大的儲(chǔ)能量，適用于大功率充電樁;而超級(jí)電容器則具有更快的充放電速度和更長(zhǎng)的使用壽命，適用于小型充電樁。在選擇電容時(shí)，需要考慮充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)以及工作環(huán)境等因素。一般來(lái)說(shuō)，電容的額定電壓應(yīng)該高于充電樁的最大輸出電壓，以保證安全運(yùn)行;電容的額定電流應(yīng)該大于充電樁的最大輸出電流，以保證充電效率和穩(wěn)定性。
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充電樁中的磁性元件主要包括變壓器和電感器，它們?cè)诔潆姌兜碾娔苻D(zhuǎn)換過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。變壓器負(fù)責(zé)將電網(wǎng)的高電壓轉(zhuǎn)換為適合電動(dòng)汽車接受的低電壓，而電感器則是在電路中儲(chǔ)存和釋放能量，確保充電過(guò)程的穩(wěn)定和安全。
磁性元件材料的種類和特性
硅鋼片：硅鋼片是充電樁磁性元件的主要材料之一，其具有高磁導(dǎo)率和低鐵損的特性，能有效降低磁性元件的能耗。
坡莫合金：坡莫合金具有高磁導(dǎo)率和低矯頑力，能在低磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)良好的磁性能，適用于制作高靈敏度的磁性元件。
非晶態(tài)合金：非晶態(tài)合金具有優(yōu)異的磁性能和耐腐蝕性，能在高溫下保持穩(wěn)定的磁性能，適用于制作高溫環(huán)境下的磁性元件。
純電動(dòng)汽車在很多國(guó)家之所以推廣困難，很大原因是因?yàn)槌潆娀A(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足。而充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不能只依靠居民自己，公共充電樁必須有國(guó)家支持。目前全球范圍內(nèi)，中國(guó)和美國(guó)是全世界公共充電樁建設(shè)最多的國(guó)家。
目前美國(guó)可用的公共充樁口已超過(guò)18.3萬(wàn)個(gè)。這僅在過(guò)去3個(gè)月內(nèi)就增加了1.3萬(wàn)個(gè)以上。特別是與3年前的2021年1月相比，這個(gè)數(shù)字幾乎翻了一番。
充電網(wǎng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的充電樁累加，而是滿足未來(lái)電動(dòng)汽車大規(guī)模發(fā)展所需要的不同充電場(chǎng)景、不同充電客戶、不同充電時(shí)間、不同充電功率的一張基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。單純充電樁的運(yùn)營(yíng)“電費(fèi)+服務(wù)費(fèi)”的模式?jīng)]辦法產(chǎn)生能源、數(shù)據(jù)和流量等生態(tài)價(jià)值；充電行業(yè)想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必然要按照充電網(wǎng)的技術(shù)路線走，通過(guò)對(duì)場(chǎng)地、車與電池、能源、客戶、數(shù)據(jù)等要素進(jìn)行精細(xì)化運(yùn)營(yíng)，不斷拓展多樣化的增值業(yè)務(wù)模式。
評(píng)論