電動(dòng)汽車充電站：技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)市場(chǎng)趨勢(shì)

Assodel 和 Consorzio Tecno 以及 Special-Ind 組織了一場(chǎng)活動(dòng)，分析充電站的技術(shù)和市場(chǎng)。意大利電子供應(yīng)商協(xié)會(huì) Assodel 執(zhí)行董事 Diego Giordani 與 Special-Ind 戰(zhàn)略營(yíng)銷總監(jiān) Maurizio Maitti、Battery Industry 博客創(chuàng)始人兼總監(jiān) Marco Pinetti、Omar Imberti 等其他嘉賓主持了小組討論。 Anie E-mobility 集團(tuán)的 Scam 和協(xié)調(diào)員，以及 Tecno 的數(shù)據(jù)分析師 Michele Arena。

Giordani 指出，電氣化是重塑出行世界的主要宏觀趨勢(shì)之一。據(jù)米蘭理工大學(xué) (Politecnico di Milano) 稱，汽車的影響最早將于 2025 年開(kāi)始顯現(xiàn)，到 2030 年將增長(zhǎng)到 980 億歐元。

盡管有 Covid-19 的影響，但 2020 年對(duì)流動(dòng)性來(lái)說(shuō)是積極的。特別是在意大利，它對(duì) BEV(電池電動(dòng)汽車)和 PHEV(插電式混合動(dòng)力汽車)產(chǎn)生了良好的影響。與此同時(shí)，電力基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷發(fā)展。2020年12月，意大利共達(dá)到19324個(gè)充電點(diǎn)。交流與直流充電點(diǎn)的比率為 96% 交流與 4% 直流。Giordani 表示，這種增長(zhǎng)將影響功率半導(dǎo)體，還會(huì)影響電池、顯示器和各種傳感器。

最常見(jiàn)的充電方法是使用使用交流電壓的車載充電器，即傳統(tǒng)家庭的主電源。與交流充電器不同，汽車電池?zé)o需車載充電器即可直接供電。直流充電器更大、更快，代表了電動(dòng)汽車的一項(xiàng)激動(dòng)人心的突破

谷歌怎么說(shuō)?

數(shù)據(jù)分析師 Michele Arena 提到了谷歌對(duì)互聯(lián)網(wǎng)搜索的分析，強(qiáng)調(diào)了市場(chǎng)趨勢(shì)如何與用戶每天在網(wǎng)絡(luò)上搜索的關(guān)鍵詞的強(qiáng)勁增長(zhǎng)保持一致?！懊總€(gè)月，用戶瀏覽和獲取[充電站]信息的平均搜索量為 100 萬(wàn)次，”Arena 說(shuō)。與 2019 年相比，增幅為 35%。

無(wú)源和電磁元件占大多數(shù)。在子類別中，我們可以找到電容器作為被動(dòng)元件的第一個(gè)搜索項(xiàng);另一方面，對(duì)于機(jī)電元件，我們可以找到繼電器和傳感器。充電站概念的搜索趨勢(shì)正在增加，從 2021 年初開(kāi)始增長(zhǎng)非常強(qiáng)勁。

充電站

充電站緊跟電動(dòng)汽車及其動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)趨勢(shì)。Marco Pinetti 指出，電池市場(chǎng)受到該行業(yè)的強(qiáng)勁推動(dòng)，2019 年鋰技術(shù)市場(chǎng)價(jià)值 370 億美元，預(yù)計(jì) 2030 年將達(dá)到 1300 億美元左右，增長(zhǎng) 18%。在這一切中，目標(biāo)是擁有生產(chǎn)電池的超級(jí)工廠，而在意大利只有少數(shù)幾家，包括 Italvolt，它們?cè)谥斜辈亢湍喜康亩鄠€(gè)地點(diǎn)進(jìn)行投資。歐洲在電池價(jià)值鏈上投資了約 30 億美元，許多公司都加入了該項(xiàng)目，包括 Varta 和 Green Energy Storage。

支持整個(gè)供應(yīng)鏈至關(guān)重要，從材料的初級(jí)生產(chǎn)到礦物回收的二級(jí)過(guò)程。根據(jù)歐洲法規(guī)，鋰需要回收和循環(huán)利用，許多公司已經(jīng)組織起來(lái)滿足這一要求。未來(lái)的挑戰(zhàn)將是采礦以及與優(yōu)化這些電池的生產(chǎn)相關(guān)的成本。

Omar Imberti 通過(guò)快速充電強(qiáng)調(diào)了解決方案異質(zhì)性的作用?！俺潆娊鉀Q方案肯定有很多，但必須要有一個(gè)協(xié)調(diào)的整體?！? 在這一切中，利用可再生能源和電源管理解決方案來(lái)滿足高峰需求非常重要。

Imberti 指出，未來(lái)幾年電動(dòng)汽車的能源需求將占總量的 3% 左右，而不是對(duì)能源的同步需求，因此對(duì)峰值功率的管理也是如此?！爸悄茇?fù)載平衡管理可以優(yōu)化電力，為各種車輛均勻智能地充電，”Imberti 說(shuō)。

智能管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前正在意大利獲得批準(zhǔn)，預(yù)計(jì)將于今年年底投入使用。此外，GSE 門戶將很快投入使用，通過(guò)安裝具有某些特性的 Wallbox，您可以在夜間申請(qǐng) 6 kW 而不是 3 kW 的電力來(lái)為您的電動(dòng)汽車充電。最重要的發(fā)展將是車輛到電網(wǎng)(V2G)，即車輛可以在需要時(shí)通過(guò)雙向通信向電網(wǎng)提供能量。

開(kāi)發(fā)良好的充電站技術(shù)不僅需要良好的通信，還需要能夠有效處理用于為電動(dòng)汽車充電的大量電力的組件。換句話說(shuō)，越來(lái)越智能的充電站必須與電動(dòng)汽車的出現(xiàn)齊頭并進(jìn)。

“對(duì)于半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，人們對(duì)碳化硅 (SiC)技術(shù)很感興趣，它利用了高開(kāi)關(guān)頻率的可能性，即在相同的表面積下產(chǎn)生更多的功率，”Maitti 說(shuō)。SiC 和 Si 之間的性能和成本之間的權(quán)衡正在縮小，供不應(yīng)求，我們很快就會(huì)看到 SiC 的更多采用。

盡管是電子產(chǎn)品中使用最廣泛的半導(dǎo)體，但硅開(kāi)始顯示出一些局限性，尤其是在高功率應(yīng)用中。這些應(yīng)用中的一個(gè)相關(guān)因素是半導(dǎo)體提供的帶隙或能隙。當(dāng)帶隙高時(shí)，使用的電子設(shè)備可以更小、工作更快、更可靠。它還可以在比其他半導(dǎo)體更高的溫度、電壓和頻率下工作。雖然硅的帶隙約為 1.12eV，但 SiC 的帶隙值幾乎是 3.26eV 的三倍。

SiC是一種由硅(Si)和碳(C)組成的半導(dǎo)體，屬于寬帶隙材料(WBG)家族。它的物理結(jié)合非常牢固，使半導(dǎo)體具有很高的機(jī)械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。寬帶隙和高熱穩(wěn)定性使 SiC 器件能夠在高于硅的結(jié)溫下使用，甚至高于 200°C。碳化硅在功率應(yīng)用中的主要優(yōu)勢(shì)在于其在漂移區(qū)的低電阻，這是高壓功率器件的關(guān)鍵因素。

由于結(jié)合了優(yōu)異的物理和電子特性，基于 SiC 的功率器件正在推動(dòng)電力電子技術(shù)的徹底變革。盡管這種材料早已為人所知，但它作為半導(dǎo)體的用途相對(duì)較新，這主要是由于大型、高質(zhì)量晶片的可用性。近幾十年來(lái)，人們一直致力于開(kāi)發(fā)特定且獨(dú)特的高溫晶體生長(zhǎng)工藝。盡管 SiC 具有不同的多晶型晶體結(jié)構(gòu)，但六方 4H-SiC 晶體結(jié)構(gòu)最適合高功率應(yīng)用。

結(jié)論

新的資金即將用于在意大利開(kāi)發(fā) 7,000 多個(gè)公共充電站。資金還包括氫氣和生物甲烷。氫和電是同一目標(biāo)的一部分;這兩種解決方案應(yīng)相互支持，以實(shí)現(xiàn)全面的能源轉(zhuǎn)型。氫氣通過(guò)涉及氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量，該過(guò)程的唯一副產(chǎn)品是水?？稍偕鷼淝鍧嵏咝?，是一種對(duì)環(huán)境零影響的能源。開(kāi)發(fā)更高性能的技術(shù)和增加可用的可再生能源可以降低綠色氫的成本并使其更適用。