As pilhas de carregamento de alta tensão resolvem o problema da velocidade de carregamento + ansiedade de quilometragem. Estima-se que a demanda por SiC em 2025 será de cerca de 330 mil peças

Os métodos de carregamento de pilhas de carregamento são divididos principalmente em carregamento CA e carregamento CC. (1) A essência da pilha de carregamento CA é um soquete com controle, que inclui principalmente amperímetro CA, placa de controle, tela, botão de parada de emergência, contator CA, cabo de carregamento e outras estruturas. A retificação do transformador dificilmente envolve dispositivos de potência. (2) A estrutura das pilhas de carregamento DC é mais complexa, incluindo módulos de carregamento, controladores principais, módulos de detecção de isolamento, módulos de comunicação, relés principais e outras peças. Entre eles, os módulos de carregamento, também conhecidos como módulos de potência, são componentes essenciais com limites técnicos na indústria de pilhas de carregamento, representando cerca de 50% do custo total das pilhas de carregamento. Atualmente, os consumidores estão mais interessados ​​no modo de carregamento rápido DC, mas as pilhas de carregamento no modo de carregamento rápido DC requerem uma potência de carregamento muito grande e uma eficiência de carregamento muito alta, que precisa ser realizada através de alta tensão.

O módulo de carregamento é o componente principal da pilha de carregamento DC. Uma pilha de carregamento geralmente é formada pela conexão de vários módulos de carregamento em paralelo. Por exemplo, uma pilha de carregamento de 120 kW pode ser composta por oito módulos de carregamento de 15 kW ou quatro módulos de carregamento de 30 kW. Quanto maior for a potência de saída de um único módulo de carregamento, maior será a densidade de potência, o que pode efetivamente otimizar o espaço na pilha. Os componentes do módulo de carregamento incluem dispositivos de energia semicondutores, circuitos integrados, componentes magnéticos, PCBs, capacitores, ventiladores de chassi, etc. Entre eles, o custo dos dispositivos de energia semicondutores representa cerca de 30% do custo total do módulo de carregamento, que é um componente chave do módulo de carregamento e de um dispositivo eletrônico. O núcleo da conversão de energia e controle de circuito na China.

A parte principal onde o SiC é atualmente aplicado nas pilhas de carregamento é o dispositivo de alimentação no módulo de carregamento, especialmente o conversor AC/DC e o conversor DC-DC. De acordo com dados da Wolfspeed, um módulo de pilha de carregamento de 25 kW precisa de cerca de 16-20 tubos únicos MOSFET de carboneto de silício de 1200 V. Os principais módulos de pilha de carregamento de 15 kW no mercado geralmente usam 4 ou 8 MOSFETs de carboneto de silício, e o número específico depende do valor da resistência e da corrente de saída do dispositivo selecionado. Um problema urgente a ser resolvido na indústria de veículos com novas energias é a “ansiedade da quilometragem”. Para aumentar a velocidade de carregamento, a potência de saída da pilha de carregamento precisa ser aumentada e a tensão ou corrente de carregamento precisa ser aumentada. De acordo com dados da Wolfspeed, as atuais pilhas comerciais de carregamento rápido em meu país têm uma potência de 100-150KW e leva de 40 a 27 minutos para um veículo elétrico carregar uma quilometragem de 400 km. Se a pilha de carregamento adotar um sistema de carregamento rápido de alta potência de 350 kW, o tempo de carregamento necessário para uma quilometragem de 400 km pode ser bastante reduzido para 12 a 15 minutos. O aumento da potência de carregamento pode ser conseguido aumentando a corrente ou a tensão. No entanto, se a potência de carregamento aumentar com o aumento da corrente, muitos problemas serão causados. Portanto, aumentar a tensão para obter um carregamento rápido de alta potência tornou-se a escolha mais preferida da indústria.

A fim de aumentar a velocidade de carregamento dos veículos eléctricos e aliviar a ansiedade da quilometragem, cada vez mais OEMs estão a implementar plataformas de alta tensão de 800V. O sistema de alta tensão de 800 V geralmente se refere ao sistema cuja faixa de tensão do sistema elétrico de alta tensão de todo o veículo atinge 550-930 V, denominados coletivamente como sistema de 800 V. Porsche Taycan é o primeiro modelo de plataforma de alta tensão de 800V produzido em massa no mundo e aumentou a potência máxima de carregamento para 350KW. Além disso, o Audi e-tronGT, o Hyundai Ioniq5 e o Kia EV6 usam a plataforma de alta tensão de 800V. Ao mesmo tempo, as montadoras nacionais também estão migrando para a plataforma de alta tensão de 800V. Em 2021, BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng, etc. lançarão sucessivamente modelos equipados com plataformas de 800V.

Para pilhas de carregamento rápido DC, atualizar a tensão de carregamento para 800 V aumentará muito a demanda por dispositivos de energia SiC nas pilhas de carregamento. A razão é que o uso de módulos SiC pode aumentar a potência do módulo de carregamento para mais de 60KW, enquanto o design do tubo único MOSFET/IGBT ainda está no nível de 15-30kW. Ao mesmo tempo, em comparação com dispositivos de energia baseados em silício, os dispositivos de energia SiC podem reduzir bastante o número de módulos. Portanto, a vantagem do tamanho pequeno do SiC tem vantagens únicas nos cenários de aplicação de estações de carregamento urbanas de alta potência e pilhas de carregamento. Com o aumento da demanda por superalimentação e carregamento rápido, módulos completos de SiC começaram a ser amplamente utilizados em pilhas de carregamento. De acordo com os parâmetros do site oficial de várias empresas, a maioria das pilhas de carregamento de alto desempenho com arquitetura de 800V usa módulos SiC completos. Atualmente, a taxa de penetração do SiC nas pilhas de carregamento não é alta. Tomando como exemplo as pilhas de carregamento DC, de acordo com os cálculos da CASA, a taxa média de penetração dos dispositivos de energia SiC nas pilhas de carregamento de veículos elétricos atingiu apenas 10% em 2018. No entanto, com o advento da era da tensão de 800V, a taxa de penetração do SiC aumentará. continuar a subir. A China Charging Alliance prevê que, até 2025, a taxa de penetração do SiC na indústria de pilhas de carregamento da China atingirá 35%.