وحدة شحن السيارات الكهربائية ذات التيار المستمر عالية الكفاءة من SiC بقدرة 40 كيلو وات

تتمتع وحدة الشحن عالية الكفاءة المصنوعة من SiC بإمكانيات عالية مع تزايد الطلب على الشحن السريع عالي الجهد بعد العرض العالمي الأول لنموذج بورشه تايكان ذو منصة الجهد العالي 800 فولت في سبتمبر 2019، أصدرت شركات السيارات الكهربائية الكبرى نماذج شحن سريع عالية الجهد 800 فولت، مثل هيونداي أيونيك، ولوتس إليتري، وبي واي دي دولفين، وأودي RS e-tron GT، وما إلى ذلك. تم تسليمها جميعًا أو إنتاجها بكميات كبيرة في هذين العامين. أصبح الشحن السريع 800 فولت هو السائد في السوق؛ تتوقع شركة سيتيك للأوراق المالية أن يصل عدد نماذج الشحن السريع عالي الجهد إلى 5.18 مليون نموذج بحلول عام 2025، وأن يرتفع معدل انتشارها من أكثر بقليل من 10% حاليًا إلى 34%. وسيُشكل هذا دافعًا أساسيًا لنمو سوق الشحن السريع عالي الجهد، ومن المتوقع أن تستفيد منه شركات المنبع بشكل مباشر. وفقًا للمعلومات العامة، فإن وحدة الشحن هي المكون الأساسي لكومة الشحن، حيث تمثل حوالي 50٪ من التكلفة الإجمالية لكومة الشحن؛ من بينها، يمثل جهاز الطاقة أشباه الموصلات 30٪ من تكلفة وحدة الشحن، أي أن وحدة الطاقة أشباه الموصلات تمثل حوالي 15٪ من تكلفة كومة الشحن، وسوف تصبح سلسلة المستفيدين الرئيسية في عملية تطوير سوق كومة الشحن. حاليًا، تُستخدم بشكل رئيسي في أكوام الشحن ترانزستورات IGBT وMOSFET، وكلاهما مصنوع من السيليكون. وقد أدى تطوير أكوام الشحن إلى الشحن السريع بالتيار المستمر إلى زيادة متطلبات أجهزة الطاقة. ولجعل شحن السيارات سريعًا مثل التزود بالوقود في محطات الوقود، يبحث مصنعو السيارات بنشاط عن مواد تُحسّن الكفاءة، ويُعدّ كربيد السيليكون حاليًا المادة الرائدة. يتميز كربيد السيليكون بمزايا مقاومة درجات الحرارة والضغط العاليين، بالإضافة إلى قدرته العالية، مما يُحسّن كفاءة تحويل الطاقة ويُقلل حجم المنتج. تستخدم معظم المركبات الكهربائية أنظمة شحن تيار متردد مدمجة، والتي تستغرق عدة ساعات لشحنها بالكامل. وقد أصبح استخدام طاقة عالية (مثل 30 كيلوواط فأكثر) لتحقيق الشحن السريع للمركبات الكهربائية الاتجاه المهم التالي لتصميم أكوام الشحن. على الرغم من مزايا أكوام الشحن عالية الطاقة، إلا أنها تُشكل أيضًا تحديات عديدة، مثل الحاجة إلى تنفيذ عمليات تحويل عالية الطاقة وعالية التردد، والحرارة الناتجة عن خسائر التحويل. مع ذلك، تتميز منتجات SiC MOSFET والثنائيات بخصائص مقاومة الجهد العالي، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وسرعة تحويل التردد، مما يجعلها مثالية للاستخدام في وحدات أكوام الشحن. بالمقارنة مع الأجهزة التقليدية القائمة على السيليكون، يمكن لوحدات كربيد السيليكون زيادة طاقة خرج أكوام الشحن بنسبة 30% تقريبًا، وتقليل الخسائر بنسبة تصل إلى 50%. وفي الوقت نفسه، تُعزز أجهزة كربيد السيليكون استقرار أكوام الشحن. بالنسبة لأكوام الشحن، لا تزال التكلفة أحد العوامل المهمة التي تعيق التطوير، لذا تُعدّ كثافة طاقة أكوام الشحن بالغة الأهمية، وتُعدّ أجهزة كربيد السيليكون (SiC) مفتاح تحقيق كثافة طاقة عالية. وبصفتها جهازًا عالي الجهد والسرعة والتيار، تُبسّط أجهزة كربيد السيليكون بنية دائرة وحدة شحن أكوام التيار المستمر، وتزيد مستوى طاقة الوحدة، وتزيد كثافة الطاقة بشكل ملحوظ، مما يُمهّد الطريق لخفض تكلفة نظام أكوام الشحن. ومن منظور التكلفة طويلة الأجل وكفاءة الاستخدام، فإن أكوام الشحن عالية الطاقة التي تستخدم أجهزة SiC ستفتح آفاقاً ضخمة في السوق. وبحسب بيانات CITIC Securities، فإن معدل انتشار أجهزة كربيد السيليكون في أكوام شحن المركبات ذات الطاقة الجديدة في الوقت الحاضر يبلغ حوالي 10% فقط، وهو ما يترك أيضًا مساحة واسعة لأكوام الشحن عالية الطاقة. بصفتها موردًا رائدًا في صناعة شحن التيار المستمر، طورت MIDA Power وأطلقت وحدة شحن بأعلى كثافة طاقة، وهي أول وحدة شحن بمستوى حماية IP65 بتقنية قنوات الهواء المستقلة. بفضل فريق بحث وتطوير قوي ومبدأ موجه نحو السوق، كرست MIDA Power جهودًا كبيرة ونجحت في تطوير وحدة شحن عالية الكفاءة من SiC بقدرة 40 كيلو واط. تتميز هذه الوحدة بكفاءة ذروة مذهلة تتجاوز 97% ونطاق جهد دخل واسع للغاية يتراوح بين 150 و1000 فولت تيار مستمر، مما يجعلها تلبي معظم معايير الإدخال العالمية، مع توفير كبير للطاقة. مع النمو السريع لعدد أكوام الشحن، يُعتقد أن ترانزستورات SiC MOSFETs ووحدة شحن MIDA Power بقدرة 40 كيلو واط من SiC ستزداد استخدامها بشكل متزايد في أكوام الشحن التي تتطلب كثافة طاقة أعلى في المستقبل.