Las pilas de carga de alto voltaje resuelven el problema de la velocidad de carga + la ansiedad por el kilometraje. Se estima que la demanda de SiC en 2025 será de unas 330.000 piezas

Los métodos de carga de las pilas de carga se dividen principalmente en carga de CA y carga de CC. (1) La esencia de la pila de carga de CA es un enchufe con control, que incluye principalmente un amperímetro de CA, un tablero de control, una pantalla de visualización, una perilla de parada de emergencia, un contactor de CA, un cable de carga y otras estructuras. La rectificación de transformadores apenas involucra dispositivos de potencia. (2) La estructura de las pilas de carga de CC es más compleja e incluye módulos de carga, controladores principales, módulos de detección de aislamiento, módulos de comunicación, relés principales y otras partes. Entre ellos, los módulos de carga, también conocidos como módulos de potencia, son componentes centrales con umbrales técnicos en la industria de las pilas de carga y representan aproximadamente el 50% del costo total de las pilas de carga. En la actualidad, los consumidores están más interesados ​​en el modo de carga rápida de CC, pero las pilas de carga en el modo de carga rápida de CC requieren una potencia de carga muy grande y una eficiencia de carga muy alta, que deben lograrse mediante alto voltaje.

El módulo de carga es el componente central de la pila de carga de CC. Una pila de carga suele formarse conectando varios módulos de carga en paralelo. Por ejemplo, una pila de carga de 120 kW puede estar compuesta por ocho módulos de carga de 15 kW o cuatro módulos de carga de 30 kW. Cuanto mayor sea la potencia de salida de un único módulo de carga, mayor será la densidad de potencia, lo que puede optimizar eficazmente el espacio en la pila. Los componentes del módulo de carga incluyen dispositivos de potencia semiconductores, circuitos integrados, componentes magnéticos, PCB, condensadores, ventiladores de chasis, etc. Entre ellos, el costo de los dispositivos de potencia semiconductores representa aproximadamente el 30% del costo total del módulo de carga, que Es un componente clave del módulo de carga y de un dispositivo electrónico. El núcleo de la conversión de energía y el control de circuitos en China.

La parte principal donde se aplica actualmente el SiC a las pilas de carga es el dispositivo de alimentación en el módulo de carga, especialmente el convertidor CA/CC y el convertidor CC-CC. Según los datos de Wolfspeed, un módulo de pila de carga de 25 kW necesita entre 16 y 20 tubos individuales MOSFET de carburo de silicio de 1200 V. Los principales módulos de pila de carga de 15 kW del mercado generalmente utilizan 4 u 8 MOSFET de carburo de silicio, y el número específico depende del valor de resistencia y la corriente de salida del dispositivo seleccionado. Un problema urgente que debe resolverse en la industria de los vehículos de nueva energía es la "ansiedad por el kilometraje". Para aumentar la velocidad de carga, se debe aumentar la potencia de salida de la pila de carga y se debe aumentar el voltaje o la corriente de carga. Según los datos de Wolfspeed, las pilas de carga rápida comerciales actuales en mi país tienen una potencia de 100-150 KW, y un vehículo eléctrico tarda entre 40 y 27 minutos en cargar un kilometraje de 400 km. Si la pila de carga adopta un sistema de carga rápida de alta potencia de 350 KW, el tiempo de carga requerido para un kilometraje de 400 km se puede reducir considerablemente a 12-15 minutos. Se puede aumentar la potencia de carga aumentando la corriente o el voltaje. Sin embargo, si se aumenta la potencia de carga aumentando la corriente, se producirán muchos problemas. Por lo tanto, aumentar el voltaje para lograr una carga rápida de alta potencia se ha convertido en la opción preferida de la industria.

Para aumentar la velocidad de carga de los vehículos eléctricos y aliviar la ansiedad por el kilometraje, cada vez más fabricantes de equipos originales están implementando plataformas de alto voltaje de 800 V. El sistema de alto voltaje de 800 V generalmente se refiere al sistema cuyo rango de voltaje del sistema eléctrico de alto voltaje de todo el vehículo alcanza 550-930 V, denominado colectivamente sistema de 800 V. Porsche Taycan es el primer modelo de plataforma de alto voltaje de 800 V producido en masa del mundo y ha aumentado la potencia máxima de carga a 350 KW. Además, el Audi e-tronGT, el Hyundai Ioniq5 y el Kia EV6 utilizan la plataforma de alto voltaje de 800V. Al mismo tiempo, las empresas automotrices nacionales también están avanzando hacia la plataforma de alto voltaje de 800V. En 2021, BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng, etc. lanzarán sucesivamente modelos equipados con plataformas de 800V.

Para las pilas de carga rápida de CC, actualizar el voltaje de carga a 800 V aumentará en gran medida la demanda de dispositivos de energía de SiC en las pilas de carga. La razón es que el uso de módulos de SiC puede aumentar la potencia del módulo de carga a más de 60 KW, mientras que el diseño de tubo único MOSFET/IGBT todavía está en el nivel de 15-30 kW. Al mismo tiempo, en comparación con los dispositivos de potencia basados ​​en silicio, los dispositivos de potencia de SiC pueden reducir en gran medida la cantidad de módulos. Por lo tanto, la ventaja del tamaño pequeño del SiC tiene ventajas únicas en los escenarios de aplicación de estaciones y pilas de carga urbanas de alta potencia. Con el aumento de la demanda de sobrealimentación y carga rápida, los módulos completos de SiC han comenzado a utilizarse ampliamente en las pilas de carga. Según los parámetros del sitio web oficial de varias empresas, la mayoría de las pilas de carga de alto rendimiento con arquitectura de 800 V utilizan módulos de SiC completos. En la actualidad, la tasa de penetración del SiC en pilotes de carga no es alta. Tomando como ejemplo las pilas de carga de CC, según los cálculos de CASA, la tasa de penetración promedio de los dispositivos de energía de SiC en las pilas de carga de vehículos eléctricos solo alcanzó el 10% en 2018. Sin embargo, con la llegada de la era del voltaje de 800 V, la tasa de penetración de SiC aumentará seguir subiendo. La China Charging Alliance predice que para 2025, la tasa de penetración de SiC en la industria de pilas de carga de China alcanzará el 35%.