Высоковольтные зарядные сваи решают проблему скорости зарядки + беспокойства о пробеге. Предполагается, что спрос на SiC в 2025 году составит около 330 000 штук.

Методы зарядки свай в основном делятся на зарядку переменным током и зарядку постоянным током. (1) Сущностью зарядной батареи переменного тока является розетка с управлением, которая в основном включает в себя амперметр переменного тока, плату управления, экран дисплея, ручку аварийной остановки, контактор переменного тока, зарядный кабель и другие конструкции. Трансформаторное выпрямление практически не затрагивает силовые устройства. (2) Структура зарядных блоков постоянного тока более сложна и включает модули зарядки, главные контроллеры, модули обнаружения изоляции, модули связи, главные реле и другие детали. Среди них зарядные модули, также известные как силовые модули, являются основными компонентами с техническими порогами в отрасли зарядных свай, на которые приходится около 50% общей стоимости зарядных свай. В настоящее время потребителей больше всего интересует режим быстрой зарядки постоянным током, но зарядные устройства в режиме быстрой зарядки постоянным током требуют очень большой мощности зарядки и очень высокой эффективности зарядки, что должно быть реализовано за счет высокого напряжения.

Зарядный модуль является основным компонентом блока зарядки постоянного тока. Зарядная свая обычно формируется путем параллельного соединения нескольких зарядных модулей. Например, зарядная группа мощностью 120 кВт может состоять из восьми зарядных модулей мощностью 15 кВт или четырех зарядных модулей мощностью 30 кВт. Чем больше выходная мощность одного зарядного модуля, тем выше плотность мощности, что позволяет эффективно оптимизировать пространство в куче. В состав компонентов зарядного модуля входят полупроводниковые силовые устройства, интегральные схемы, магнитные компоненты, печатные платы, конденсаторы, вентиляторы шасси и т. д. Среди них стоимость полупроводниковых силовых устройств составляет около 30% от общей стоимости зарядного модуля, что является ключевым компонентом зарядного модуля и электронного устройства. Ядро преобразования энергии и управления цепями в Китае.

Основная часть, где SiC в настоящее время применяется для зарядки аккумуляторов, — это силовое устройство в зарядном модуле, особенно преобразователь переменного/постоянного тока и преобразователь постоянного тока в постоянный. По данным Wolfspeed, для зарядного модуля мощностью 25 кВт требуется около 16-20 одиночных трубок MOSFET из карбида кремния на 1200 В. В основных зарядных модулях мощностью 15 кВт, представленных на рынке, обычно используются 4 или 8 карбидокремниевых МОП-транзисторов, а конкретное количество зависит от значения сопротивления в открытом состоянии и выходного тока выбранного устройства. Острой проблемой, которую необходимо решить в индустрии транспортных средств на новых источниках энергии, является «беспокойство о пробеге». Чтобы увеличить скорость зарядки, необходимо увеличить выходную мощность зарядной батареи, а также увеличить зарядное напряжение или ток. Согласно данным Wolfspeed, нынешние коммерческие устройства быстрой зарядки в моей стране имеют мощность 100–150 кВт, а зарядка электромобиля на расстояние 400 км занимает 40–27 минут. Если в зарядной установке используется мощная система быстрой зарядки мощностью 350 кВт, время зарядки, необходимое для пробега в 400 км, может быть значительно сокращено до 12-15 минут. Увеличения мощности зарядки можно добиться за счет увеличения тока или напряжения. Однако если мощность зарядки увеличить за счет увеличения тока, возникнет множество проблем. Поэтому повышение напряжения для достижения мощной быстрой зарядки стало наиболее предпочтительным решением в отрасли.

Чтобы увеличить скорость зарядки электромобилей и уменьшить беспокойство по поводу пробега, все больше и больше производителей оборудования внедряют высоковольтные платформы на 800 В. Под системой высокого напряжения 800 В обычно понимается система, диапазон напряжения высоковольтной электрической системы всего автомобиля в которой достигает 550–930 В, которая в совокупности называется системой 800 В. Porsche Taycan — первая в мире серийная модель с высоковольтной платформой на 800 В, максимальная мощность зарядки которой увеличена до 350 кВт. Кроме того, Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 и Kia EV6 используют высоковольтную платформу 800 В. В то же время отечественные автомобильные компании также переходят на высоковольтную платформу 800 В. В 2021 году BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng и др. последовательно выпустят модели, оснащенные платформами на 800 В.

Для блоков быстрой зарядки постоянным током повышение зарядного напряжения до 800 В значительно увеличит спрос на силовые устройства SiC в зарядных блоках. Причина в том, что использование модулей SiC позволяет увеличить мощность зарядного модуля более чем до 60 кВт, в то время как конструкция однотрубных MOSFET/IGBT все еще находится на уровне 15-30 кВт. В то же время, по сравнению с силовыми устройствами на основе кремния, силовые устройства SiC позволяют значительно сократить количество модулей. Таким образом, преимущество карбида кремния в небольшом размере имеет уникальные преимущества в сценариях применения на городских мощных зарядных станциях и зарядных станциях. С ростом спроса на наддув и быструю зарядку в зарядных устройствах стали широко использоваться полные SiC-модули. Согласно параметрам официальных сайтов различных компаний, в большинстве высокопроизводительных зарядных устройств с архитектурой 800 В используются полные SiC-модули. В настоящее время скорость проникновения SiC в загрузочные штабели невелика. Если взять в качестве примера батареи для зарядки постоянного тока, согласно расчетам CASA, средняя степень проникновения силовых устройств SiC в батареи для зарядки электромобилей достигла только 10% в 2018 году. Однако с наступлением эры напряжения 800 В степень проникновения SiC увеличится продолжать расти. China Charging Alliance прогнозирует, что к 2025 году уровень проникновения карбида кремния в индустрию зарядных устройств Китая достигнет 35%.