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多家企业代表共论充电桩电源产业链现存难题

2020-12-02 11:21:43 来源:电子变压器与电感网 作者:陈泽香 点击:6717

编者按:

由大比特产业研究室行业分析师长达半年的潜心调研和数据收集,整理推出的《影响磁性元器件发展六大应用产业报告》中提到:根据2016-2019年新增公共直流桩平均功率数据,我国公共直流桩充电功率在逐年上涨,2019年也维持在上涨趋势,充电功率小涨至115.76KW。预计2020年新增的公共直流桩充电功率普遍在120KW左右。

随着大功率充电桩的发展,给磁性元器件厂商提出更高要求,磁性元器件厂商需要通过新材料、新工艺、新技术作出调整以满足充电桩的需求。

2020年两会期间,政府报告指出加强新型基础设施建设,建设充电桩。国家电网与南方电网加大投资,加速建设充电桩,促进了充电桩电源模块厂商与上游磁性元器件厂商的发展。

本期《磁性元件与电源》下设《对话》栏目,我们邀请了国内多家充电桩电源模块产业链知名企业代表,围绕充电桩电源模块、磁性元器件及原材料在充电桩电源模块场景的应用、性能要求、市场期望值等话题展开对话,为深耕这一行业的从业者进一步了解充电桩电源模块行业生态提供力所能及的点拨。

对话话题导览:

1. 近几年充电桩电源模块对磁性元器件及其上游厂商有何具体要求?

2. 如何进一步提升充电桩电源模块的户外环境适应性并满足其他需求,如高频化与小型化?

3. 充电桩电源模块未来的发展趋势?是否会有所改变?

4. 国家政策推动下,当前充电桩电源模块供应量如何,是否有受到政策明显影响,或者说市场情况如何?

5. 直流充电桩标准不明确,给充电桩电源模块产业链厂商带来怎样的影响,如何解决?

6. 目前参考哪些标准?

7. 磁性元器件在这一块,怎么样实现自动化生产设计?

8. 有没有更好的材质替代或者有没有什么降低成本的方法?

9. 如何加强上游磁性元器件厂商、原材料厂商与充电桩电源模块厂商双方的沟通问题?

对话嘉宾:

(以下名称将采用简称)

主持人:近几年充电桩电源模块对磁性元件及其上游厂商有何具体要求?

麦格米特段文辉:主要是磁性材料要具备140℃-160℃高温条件下的低损耗,器件要进行良好散热结构设计。

核达中远通欧海辉: 随著充电模块技术的突破和成熟,现在逐步朝着“三高一低”方向发展。高效率、高功率密度、高可靠性、低成本。对其中的磁性元器件来说,也提出了更高的要求。高频、宽温、低损耗磁芯应用越来越广泛,电感磁集成技术、立绕技术将成为必然的发展趋势

中德电子商燕彬:由于充电桩使用环境多样,目前的充电桩电源都提出了高功率温度稳定性的要求。充电桩电源,目前大都是使用模块化设计,可自由配置容量,功率从3kW~15kW。

力维兴电子谢桂林:现在充电桩电源这一块,因为不断地在往小体积大功率走,但目前很难拿到一些在高温度负荷的情况下工作能保持正常运转的材料,所以这对我们也是一个瓶颈,比较难解决。

三盛源邓菊华:做充电桩电源的话,要求可能会比较严。为了缩短充电时间,要求大电流,这就需要我们提高他的功率。还有一个使用的环境,几乎都是面对日晒雨淋的室外环境,对温度的稳定性的要求就比较高,也要求其对环境的适应性要强。

核达中远通欧海辉:如何进一步提升充电桩电源模块的户外环境适应性并满足其他需求,如高频化与小型化?

凯中和东阳明:作为线材厂商,针对直流充电桩电源模块,我们主要是从产品布局以及技术的更新换代这两方面做一些准备。所谓产品布局,就是根据市场的需求,相应增加一些生产线或者一些合格的材料供应商;所谓技术更新换代,就是不断提高生产技术和研发能力。

中德电子商燕彬:为此我们也会根据厂家需求,提供相应尺寸的铁氧体磁芯,开发了高温度稳定性低功耗的ZP96软磁铁氧体材料,同时也与客户一起配合开发了一系列不同形状尺寸的拼装磁芯,通过拼装组合,产生均匀分布的气隙,使其达到“软饱和”的特性,从而提高器件的传输功率及稳定性。今年,为配套客户使用,我们也扩大了软磁金属粉芯生产线,为充电桩电源厂家提供铁硅铝及铁硅磁粉芯,主要以拼装磁块类为主。

力维兴电子谢桂林:散热这方面,我们公司有自己自主研发出来的,可以有针对性的面对充电桩电源温度上面的问题的一个独特的工艺处理方式,能满足客户各方面的需求。体积这一块,我们会和客户沟通,客户设计的方案大概是多大,我们再根据他的要求,设计一个方案出来之后跟我们的磁芯厂商再沟通。比如和他们讲一些线材的选择和其他一些辅助散热的材料的选择等。

埃斯凯孙建伟:变压器本身就属于相对比较脆弱的器件,这可能跟哪个厂关系不太大,因为温度就是会影响到磁性,这就需要从磁性材料上面进行改进,比如近几年发展的纳米晶、非晶的材料。当然在选材的时候,一些对温度比较敏感的东西就不能去选。从变压器厂商来讲,我们现在更多的是从设计上,结构上解决散热的问题,适应充电桩电源室外恶劣的条件。

三盛源邓菊华:主要还是要选择更好的材料。材料设计的时候,温升我们要尽量做余量,然后功耗要小一点,这样的话抗大电流也可以强一点。

安可远王理平:针对充电桩电源模块高功率温度稳定的需求,我们公司不断提升磁芯性能,研发高频频、低损耗、高叠加特性的粉料和磁芯,从而满足市场需求。目前,我们公司已开发出两种磁芯,第一种高频损耗同等于铁镍,叠加特性介于超级铁硅铝与铁镍之间;第二种高频损耗及叠加特性均介于铁镍与铁硅之间)

雅玛西成伟:高功率和小型化在我看来主要还是要根据半导体的发展。因为我们的变压器都是需要半导体的控制才能把变压器做好,否则都是做不了的。要到磁性元件内部去,变压器内部的一些建材还有半导体这方面的选择来提高变压器这方面的性能,从而满足充电桩电源模块的要求。

主持人:充电桩电源模块未来的发展趋势?是否会有所改变?

麦格米特段文辉:依旧是高功率密度,小体积,同等装桩尺寸,充电桩电源模块由主流20KW向30KW发展。

核达中远通欧海辉:未来的趋势我觉得依旧是往高功率密度、高环境适应性、低成本发展。

力维兴电子谢桂林:我觉得目前这种发展的趋势它肯定是得改变,因为目前新能源汽车这一块的话,续航能力比较短,普遍是300公里到500公里之间的会比较多一点,而且是国内的做到500公里的是非常少,所以它是可能随时会有一个携带式的。所以他后续肯定会变化,改变目前充电桩电源模块的模式,不再会像现在这样太过于追求高功率和小体积。我觉得不断地缩小的情况下,会带来一些相应的性能问题。

英可瑞黄瑞:公司充电桩电源模块订单处于饱和状态,市场占有率稳定增长。从大环境来看,在国家政策推动下,近几年国内充电桩市场也是稳中带涨。想了解一下其他厂商当前充电桩电源模块供应量如何,或者说市场情况如何?

麦格米特段文辉:目前公司已推出成熟的20KW/30KW电源模块,出货规模较大,市场占有率排名靠前。

中德电子商燕彬:随着新能源汽车的普及,充电桩电源市场需求量也在稳步增长,充电桩电源用铁氧体磁芯需求量与去年变化不大,金属粉芯方面今年增长迅速,主要是金属粉芯饱和磁通密度更高,在直流偏置下工作更加安全,不会发生进入饱和区而导致电子元器件失效。

安可远王理平:充电桩电源模块整体需求量有所增加,但对磁芯性能也有所提升,例如,磁芯的损耗和叠加在常规材料上有提高一定的要求才能满足现在的使用要求。

凯中和东阳明:从市场来看,像去年的话基本上是一个询问的姿态,今年的话就是有实际订单了,这也反应充电桩电源市场是逐步发展的,所以才会从原来的比较犹疑的态度变成实际合作了。

埃斯凯孙建伟:我们非常看好充电桩未来发展趋势,因为现在新能源汽车的前景十分明朗,我们在公司也是这么多年一直也在这方面做准备,尤其是最近这两三年在大电流平面变压器的研发测试和生产的自动检测投入了很多。

江西耀润汤小明:整个市场应用来看的话,前两年做基本样品比较多,今年的要求开始变多了,可能跟国家大力发展充电桩跟新能源这一块有一定的关系。目前像155的大磁芯,PQ50的这种大尺寸,订单开始增多了。我个人的经历,就是最近在全国各地走高速的时候,发现充电桩像加油站、服务区那样慢慢铺开来了。

佳扬电子肖锋:直流充电桩标准不明确,产生怎样的影响,如何解决?

麦格米特段文辉:这一块的国标应该在讨论中,不久的将来定能统一。

核达中远通欧海辉:现在充电桩与车辆之间的充电接口及标准已经统一,受制于各家模块技术差异,充电桩电源模块尺寸及接口目前各不相同,需要头部企业引领并制定行业标准牵引。

中德电子商燕彬:直流充电桩国家标准目前基本没直接涉及到磁芯的部分,相关联的就是在充电桩输出电压、电流的公差等方面的标准,这也就是要求我们提供稳定性更高的磁芯来配合客户使用。

安可远王理平:因为无明确要求,磁芯厂商推介出的磁芯可能与该项目有一定的偏差,但特性过剩会影响产品单价,特性不足会影响产品效率。

东睦科达陆庆:这个也是我们关心的问题,我们也在逐渐的推动,就是我们的终端厂商尽量在未来的方向是标准化,模块化和自动化,因为现在磁性元器件很多都是环形磁芯,绕线是很大的挑战,所以我们的推动就是未来的方向磁芯是扁平到线的,这样就解决了一个人工的问题,所以这个事情也是我们在跟很多厂商合作的,包括国外厂商。

力维兴电子谢桂林::影响就是因为没有明确标准,各种类型都有,所以无法大量生产。原本一个客户可能就会有十几种方案,我们就会跟客户商量,尽量采用同一尺寸、技术标准,这样平台化后更容易大量生产。

埃斯凯孙建伟:我觉得这块其实国家不会去制定标准,因为这是完全的市场行为,因为变压器只是一个元器件,它最多就是说会有个行业标准,大家去跟随,就像电子一样,国家不会去制定一个电子的标准。变压器是比较特殊的一个东西,就是它的不确定性太多,它不像一个电阻、电容很容易标准化,除了它的尺寸之外,还有很多的参数,变化特别多,所以难以制定统一标准。

主持人:目前参考哪些标准?

麦格米特段文辉:目前是遵循国家电网等客户的技术指标及要求。

核达中远通欧海辉:充电桩电源模块尚没有专用标准,国网及南网制定了相应企业标准,招标时可能有所牵引。

力维兴电子谢桂林:我们目前生产的话按照客户的一些标准要求,因为我们都会和客户那边沟通。

麦格米特段文辉:磁性元器件在这一块,怎么样实现自动化生产设计?

埃斯凯孙建伟:其实我认为自动化是我们变压器厂要自己解决的问题。因为每家客户,就是充电桩电源厂商他们提出的一些能耗需求等,我们很难去改变。现在我感觉要去推动用统一的变压器不太现实,因为这样的话,整个电源就变得太同质化了。坦白来讲,我倒觉得小批量多品种是我们公司比较擅长的。我们倒是比较乐意接受这种差异化,没有批量,我们可以通过柔性生产线,不管再怎么差异化,其实作为变压器来讲,它还有很多共通的东西,比如他的绕线工艺、它的组装、它的测试工艺,这些东西都是可以灵活去做。

三盛源邓菊华:我认为目前影响自动化生产,主要是因为没有统一的标准,导致无法规模化,也就不能推动自动化。因此,要解决自动化生产问题,首先要解决标准问题。标准统一了,生产的量大起来了,就会推动自动化了。

力维兴电子谢桂林:有没有更好的材质替代或者有没有什么降低成本的方法?

三盛源邓菊华:第一点我是觉得要规模化。不管怎么样还是要规模化,没有规模化,很多东西成本还是很难下来。第二点可以从工艺设计上来降低成本。比如说之前充电可能用60伏,以后可以用一些频率比较高的脉冲式的。或者用很多个三伏凑出来,比如采用并联的方式,这样做一个模块出来,电压低了,导线更细了,成本就会下来,同时又做到高频化。

东睦科达陆庆:我是希望未来的充电桩电源模块,能够大平台化和模块化,这对厂商再降低成本这一块有很大的帮助。一个磁芯可以兼容所有或者大多数的项目平台,这样的话成本会进一步降低,因为假如说你一个项目做一个磁芯,假如有很多项目,开模具也好,包括它的生产也好,成本会比较大。

海悟科技张克波:是这样的,一个产品的成本的控制,其实有几种策略。第一个是基于目前我的方案的设计,比如说我会考虑到用哪种mos管,哪种磁性材料好,就像现在许多厂商也开始研发非晶纳米晶材料,那我们肯定要根据设计去选择最高性价比的元器件。第二个是有规划的寻找供应商。比如说集中性地通过一家两家去采购,不会太分散,形成战略性规模化的合作,能更好地与供应商谈价。第三个就是产品的选型。因为产品里面关键性的元件对成本的影响比较大,因此这个关键的元件天天来回换是不行的,要尽量跟其他的产品存在一些共享。

埃斯凯孙建伟:如何加强上游厂商与充电桩电源模块厂商双方的沟通问题?

安可远王理平:希望充电桩电源厂商/元器件厂商/磁芯厂商,三方加强紧密沟通和合作,根据实际需求,研发出成本低,特性好的产品以满足市场需求,提高产品的竞争力.

凯中和东阳明:目前的基本情况是充电桩电源厂商提供一个需求,我们去满足这个需求,但我们没有参与到先前的讨论和设计中,造成一个被动的状态。未来希望能参与到他们的设计中去,或者在标准的制定上也参与进去,这样更有利于双方的发展。

佳扬电子肖锋:现在基本是充电桩电源模块厂商设计好之后,我们再实施过程,相当于二次设计一样,这时候我们就要评估他们设计的我们能否达到这个要求,是否已经到达临界点,并提出建议。有些客户是会听我们的一些建议,有些客户可能是考虑到成本问题,不一定会采纳我们的一些建议,这种情况我们只能尽量规避或者只能放弃了。

海悟科技张克波:其实我还真有个建议,就是磁性元件厂商要跟做充电桩电源的厂家,在平时就达成一种战略合作的关系。就是在电源厂商前期设计的时候,磁性元件厂商就主动向电源厂商推荐磁性材料,介绍一下磁性元件现在本身效能的提升能达到一个什么样情况,以及他的性能、参数到底能提升多少。因为电源厂商其实对于磁性元件并没有磁性元件厂商那么熟悉,很多最新的一些研发可能并不清楚,导致电源厂商在一开始的设计都是按以往的经验来设计。

结语:

当今充电桩电源模块市场机遇与挑战并存,从国家层面来看,目前充电桩电源模块仍处在发展上升期,充电桩作为国家新基建之一,有政策支持,未来市场值得充电桩电源产业链厂商期待。而充电桩电源模块厂商对磁性元件厂商、原材料厂商等上游厂商提出的要求,在未来一段时间内,从参与嘉宾的观点来看,依旧是往高功率、小体积、低成本、强稳定性方向发展,这就需要磁性元件厂商通过新材料、新工艺、新技术作出调整来满足。

此外,由于技术标准的不明确,使磁性元件厂商更多地走向为充电桩电源厂商提供定制化方案的道路,从而引发的无法规模化生产的问题,继而导致磁性元件厂商在自动化道路上阻碍重重,提高了生产成本。推动标准的制定,降低生产成本,成为充电桩电源模块产业链从业者未来急需突破解决的困境。实际上,充电桩电源产业链企业想要降低成本,可采取研发、寻找新材料或者在结构、工艺设计上寻求突破。但从参与嘉宾交流的碰撞中发现,许多行业从业者更多希望通过标准的制定,使充电桩电源往规模化方向发展。要推动标准的制定,或许需要充电桩电源模块厂商与磁性元件厂商加强彼此的沟通,甚至形成战略合作关系,既了解终端厂商市场需求,又了解上游厂商最新技术的突破与产品的更新,共同推动标准的制定。

我们期待,未来行业标准的制定,能推动充电桩电源模块的发展,为磁性元器件厂商及其原材料厂商提供更为广阔的市场空间。

(感谢以上企业代表接受采访,其观点仅代表受访者本人观点。)

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