Pilele de încărcare de înaltă tensiune rezolvă problema vitezei de încărcare + anxietatea kilometrajului. Se estimează că cererea de SiC în 2025 va fi de aproximativ 330.000 de bucăți

Metodele de încărcare ale pilelor de încărcare sunt împărțite în principal în încărcare AC și încărcare DC. (1) Esența pilei de încărcare AC este o priză cu control, care include în principal ampermetru AC, placă de control, ecran de afișare, butonul de oprire de urgență, contactor AC, cablu de încărcare și alte structuri. Redresarea transformatorului implică cu greu dispozitive de alimentare. (2) Structura pilelor de încărcare DC este mai complexă, incluzând module de încărcare, controlere principale, module de detectare a izolației, module de comunicație, relee principale și alte părți. Printre acestea, modulele de încărcare, cunoscute și ca module de putere, sunt componente de bază cu praguri tehnice în industria pilelor de încărcare, reprezentând aproximativ 50% din costul total al pilelor de încărcare. În prezent, consumatorii sunt cei mai interesați de modul de încărcare rapidă DC, dar pilele de încărcare în modul de încărcare rapidă DC necesită o putere de încărcare foarte mare și o eficiență de încărcare foarte mare, care trebuie realizată prin tensiune înaltă.

Modulul de încărcare este componenta de bază a grămezii de încărcare DC. O grămadă de încărcare este de obicei formată prin conectarea mai multor module de încărcare în paralel. De exemplu, o grămadă de încărcare de 120 kW poate fi compusă din opt module de încărcare de 15 kW sau patru module de încărcare de 30 kW. Cu cât puterea de ieșire a unui singur modul de încărcare este mai mare, cu atât densitatea de putere este mai mare, ceea ce poate optimiza în mod eficient spațiul din grămadă. Componentele modulului de încărcare includ dispozitive de putere cu semiconductori, circuite integrate, componente magnetice, PCB-uri, condensatoare, ventilatoare șasiu etc. Printre acestea, costul dispozitivelor de putere cu semiconductori reprezintă aproximativ 30% din costul total al modulului de încărcare, care este o componentă cheie a modulului de încărcare și a unui dispozitiv electronic. Miezul conversiei puterii și al controlului circuitului în China.

Partea principală în care SiC este aplicată în prezent la pile de încărcare este dispozitivul de alimentare din modulul de încărcare, în special convertorul AC/DC și convertorul DC-DC. Conform datelor Wolfspeed, un modul de pilă de încărcare de 25 kW are nevoie de aproximativ 16-20 tuburi MOSFET cu carbură de siliciu de 1200 V. Modulele principale de încărcare de 15 kW de pe piață folosesc în general 4 sau 8 MOSFET-uri cu carbură de siliciu, iar numărul specific depinde de valoarea rezistenței și curentul de ieșire al dispozitivului selectat. O problemă urgentă care trebuie rezolvată în industria vehiculelor cu energie nouă este „anxietatea legată de kilometraj”. Pentru a crește viteza de încărcare, puterea de ieșire a grămezii de încărcare trebuie mărită, iar tensiunea sau curentul de încărcare trebuie crescută. Conform datelor Wolfspeed, actualele pile de încărcare rapidă comerciale din țara mea au o putere de 100-150 KW și durează 40-27 de minute pentru ca un vehicul electric să încarce un kilometraj de 400 km. Dacă pila de încărcare adoptă un sistem de încărcare rapidă de mare putere de 350 KW, timpul de încărcare necesar pentru un kilometraj de 400 km poate fi scurtat foarte mult la 12-15 minute. Creșterea puterii de încărcare poate fi realizată prin creșterea curentului sau a tensiunii. Cu toate acestea, dacă puterea de încărcare crește prin creșterea curentului, vor fi cauzate multe probleme. Prin urmare, creșterea tensiunii pentru a obține o încărcare rapidă de mare putere a devenit cea mai bună alegere a industriei.

Pentru a crește viteza de încărcare a vehiculelor electrice și a atenua anxietatea legată de kilometraj, tot mai mulți OEM instalează platforme de înaltă tensiune de 800 V. Sistemul de înaltă tensiune de 800V se referă de obicei la sistemul al cărui domeniu de tensiune al sistemului electric de înaltă tensiune al întregului vehicul ajunge la 550-930V, denumit în mod colectiv sistemul de 800V. Porsche Taycan este primul model de platformă de înaltă tensiune de 800 V produs în masă din lume și a crescut puterea maximă de încărcare la 350 kW. În plus, Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 și Kia EV6 folosesc toate platforma de înaltă tensiune de 800 V. În același timp, companiile auto autohtone se îndreaptă și către platforma de înaltă tensiune de 800V. În 2021, BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng etc. vor lansa succesiv modele echipate cu platforme de 800V.

Pentru pile de încărcare rapidă DC, actualizarea tensiunii de încărcare la 800 V va crește foarte mult cererea de dispozitive de alimentare SiC în pile de încărcare. Motivul este că utilizarea modulelor SiC poate crește puterea modulului de încărcare la mai mult de 60KW, în timp ce designul unui singur tub MOSFET/IGBT este încă la nivelul de 15-30kW. În același timp, în comparație cu dispozitivele de alimentare pe bază de siliciu, dispozitivele de alimentare SiC pot reduce foarte mult numărul de module. Prin urmare, avantajul de dimensiune mică al SiC are avantaje unice în scenariile de aplicare a stațiilor de încărcare urbane de mare putere și a pilelor de încărcare. Odată cu creșterea cererii de supraîncărcare și încărcare rapidă, modulele complete SiC au început să fie utilizate pe scară largă în grămezi de încărcare. Conform parametrilor site-ului oficial al diferitelor companii, majoritatea pilelor de încărcare de înaltă performanță cu arhitectură de 800V utilizează module SiC complete. În prezent, rata de penetrare a SiC în pile de încărcare nu este mare. Luând ca exemplu pile de încărcare DC, conform calculelor CASA, rata medie de penetrare a dispozitivelor de putere SiC în pile de încărcare a vehiculelor electrice a atins doar 10% în 2018. Cu toate acestea, odată cu apariția erei tensiunii de 800V, rata de penetrare a SiC va continuă să crească. China Charging Alliance prezice că până în 2025, rata de penetrare a SiC în industria pilelor de încărcare din China va ajunge la 35%.