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电动汽车中的直流充电:功率电子产业的决定性前景

 小蔡

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来源:集成电路


截至2026年,用于直流充电器的功率电子设备总市场价值将增长至3.47亿美元。


市场预测:


l 截至2026年,插电式电动汽车市场将达到约2450万辆汽车的规模。


l 截至2026年,DC充电器的市场将以18.5%的CAGR增长,将达到近185 亿美元。


l 2020-2026年,用于DC充电器的功率电子设备的总市场价值将以21.5%的CAGR增长。


技术趋势:


l AC公共总线架构正日益受到关注......


l 整体式 vs 模块化:模块化充电器仍将是最常见的充电器方式。


l 转换器拓扑:Vienna整流器(用于AC-DC段)与LLC DC转换器(用于DC-DC段) 相结合仍将是主流。


l ANPC转换器(用于AC-DC段)也越来越受到关注。


“最高功率为20-30kW的低功率直流充电器通常基于整体式设计,而模块化设计在高功率充电器中则占主导地位”,Yole Développement(Yole)的功率电子与电池 首席分析师Milan Rosina博士称。采用模块化方法,充电器是由多个并联的充电器模块组成的。模块化方法的优点是设计灵活性、可扩展性和可用性都较高。



正如Yole团队在新发布的《2021年插电式电动汽车中的直流充电应用》报告中所分析的那样,由于分立器件既适用于低功率整体式充电器,也适用于基于低功率充电器模块的高功率充电器,此类器件会主导直流DV市场。然而,随着充电器功率的增加,相关的低功耗充电器模块的数量也在增加,并超出最优水平。比如,一个350kW 的充电器会需要大约12个30kW充电器模块。充电器模块制造商们正在努力提高其产品的功率密度和效率,并将其标称功率提高到50kW及以上,以使其更适合大功率充电器。


Yole的Milan Rosina表示:“直流充电器技术发展迅猛,本报告指明了多项技术趋势并对其进行了分析。就充电器功率而言,存在着两种相反的趋势。其一是要在未来将功率提升至350kW及以上,以加速充电并在对移动有高要求的应用中实现充电。另一项是使功率从50kW的历史基线降低,以作为交流充电的替代性解决方案。”




充电器电压跟随电动汽车电池组的趋势。随着电池电压在保时捷、现代及其他汽车制造商的推动下从400 V增加到800 V的水平,充电器电压也从500 V增加到1000 V。这导致充电器要采用标称电压为1200 V的功率部件。



其他趋势包括对SiC MOSFET器件的使用增加、功率模块的市场份额增长、用于车辆到电网和车辆到住宅应用的双向充电器,以及为了降低电网峰值负载的电池储能。



电动汽车、电动汽车电池和充电器相关的法规和技术在迅速发展。这不但给 ABB、Tritium和特斯拉这样的充电基础设施公司带来了新的机遇或威胁,对于涉及半导体和封装材料、器件封装、工业系统、EV/HEV的公司,以及电池制造商和公用事业公司来说也是一样。技术或商业模式差异化目前还难以识别。


在Yole专门从事电子功率系统的技术与市场分析师Abdoulaye Ly是这样看的:“因此,Yole Développement预期供应链和商业模式将在未来几年中继续发生重塑。合作关系对于确保车辆和充电器之间的兼容性至关重要,并且可以提供一定程度上的产品差异化 。”




汽车制造商和公用事业公司都发现了为 PHEV和BEV庞大而快速增长的各类客户群体提供服务这一商机。以充电基础设施供应商为主要目标的并购活动预期将会增加。根据这份报告的分析,大功率充电器、快速充电电池和高效汽车动力总成对如像丰田和本田这样从事氢基础设施和燃料电池汽车的公司构成了威胁,也可能让像蔚来汽车和奥动新能源这样从事电池更换解决方案的公司的机会窗口关闭。在严格的二氧化碳排放目标推动下,到2026年,EV/HEV在所有乘用车中占比将达38%,也就是说各种半导体技术和功率器件将拥有价值56亿美元的市场机遇。


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