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充电桩在半导体技术创新下迎发展新机遇

发布日期:2022-11-29 13:12:43 【关闭】
摘要:“充电是新能源汽车补能的主流方式,也是构成新能源车产业的重要一环。快速增长的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求,从发展来看,我国充电桩行业大致可分为三个阶段。‘’

充电是新能源汽车补能的主流方式,也是构成新能源车产业的重要一环。快速增长的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求,从发展来看,我国充电桩行业大致可分为三个阶段。

充电是新能源汽车补能的主流方式,也是构成新能源车产业的重要一环。快速增长的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求,从发展来看,我国充电桩行业大致可分为三个阶段。

第一个阶段为2006-2014年的萌芽期,此阶段由政府主导项目建设,项目自主盈利能力不足,行业发展高度依赖政府补贴。

第二阶段为2015-2019年的增长期和洗牌期,民营资本在政策吸引下纷纷入局,产业格局呈现多样化,但是低端无序发展、“僵尸桩”、运维服务不到位等问题不断暴露,在2016年新国标开始实施后行业迎来洗牌,行业发展愈加规范。

第三个阶段为2020年至今的发展关键期,这一阶段,政府补贴由充电桩制造端转向运营端,带动了高附加值业务扩展,内生增长动力强劲,行业盈利引来拐点。同时在“新基建”背景下行业发展迎来新机遇。

充电桩建设面临的挑战

国家能源局最新公布的数据显示,今年1至6月全国新增130万台充电桩,是去年同期的3.8倍。机构预测,当下新能源汽车渗透率提升速度超预期,未来充电桩市场规模也将加速提升。

在此背景下,充电桩建设也面临几大挑战亟待解决。

德州仪器(TI)中国北区技术经理付杨对汽车电子应用网表示,目前电动汽车充电桩的建设还存在三大挑战。首先是大功率充电对电网运行带来额负担;其次是充电站的建设受到电网现有网络架构或铺设条件的制约;第三个挑战是电网很大比例的能量来自化石能源,最终新能源汽车充电的源头还是化石能源。“因此,行业都在探索光储充一体化的模式。”

采用太阳能等绿色能源;通过储能设施缓解对电网的冲击,削峰填谷去平滑负载的要求;以光伏补电的方式减少电网建设的限制条件,可以很好地解决充电站建设面临的挑战。光储充一体化的模式不仅可以实现清洁能源存储就地消纳,缓解大功率充电对电网的冲击,而且打造的多元化充、换电基础设施,可同时满足更多电动车主的用电需求,便利绿色出行。

新技术加码高压快充模式

高压快充能够有效解决电动车里程焦虑、快速充电问题,满足并提升消费者的充电体验,已成为未来补能技术演进新趋势,相应的800V高电压平台车型及高压大功率超充网络正处于加速布局阶段。

为了提高充电效率,TI从半导体技术方面入手,做了一系列突破与创新。大功率的充电势必会给核心控制器带来拓扑上的变化,比如一些老旧、经典的PFC或者DC-DC的变换拓扑会慢慢地转向APEC多电平拓扑技术。“这种拓扑技术可以有效地提升效率,也会让控制算法以及PDRAM和ADC等CPU要求的外设路数更加丰富,运算要求更高。所以,在单次PDRAM里要求完成的运算量会更大。”在这个方向上,TI做了产品迭代,其第三代C2000™产品,比如28004x、28002x、28003x,这些产品相比上一代产品运算的性能以及外设丰富程度都得到明显提升,就是为了应对更加复杂的控制模式或拓扑结构。

付杨还指出,除了拓扑的改变以外,整个功率体也是提高效率非常关键的环节。现在普遍采用的充电模块还是基于硅基的功率半导体,TI推出基于氮化镓技术的第三代功率半导体器件,不仅可以提升效率,还可以进一步提高功率密度。

另外还有一些周边配合的模拟器件,TI对IGBT驱动做了升级,可以把耐压提得更高,甚至添加了智能驱动的理念,可以根据开关的条件以及功率要求不同的阶段做灵活的匹配,也是提高效率的重要方法。

新能源市场爆发下提供长期稳定可靠的供应

整个新能源行业、充电桩行业都呈现爆发式的增长,TI一直坚持IDM模式,对于核心控制器件的供货要求,TI也早早做下布局。

付杨表示,2021年6月,TI完成了对美光工厂的收购,在美国犹他州的LFAB重点支持45-65纳米制程,生产控制器件和数字类器件的晶圆。“这个工厂在今年四季度就会开始投产,随着新产能的释放,应对未来这种强劲的新能源控制器的需求,我们已经做好了充足的准备。”

TI的长期目标是把更多的制造环节掌握在自己手里,在新能源爆发的市场趋势下,提供一个长期稳定可靠的供应保障。


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