40-kW-SiC-Hocheffizienz-Gleichstrom-Lademodul für Elektrofahrzeuge

Das hocheffiziente SiC-Lademodul besitzt großes Potenzial, da die Nachfrage nach Hochspannungs-Schnellladung rasant steigt. Nach der Weltpremiere des 800-V-Hochvolt-Plattformmodells Taycan von Porsche im September 2019 haben große Elektroautohersteller Modelle mit 800-V-Hochvolt-Schnellladefunktion auf den Markt gebracht, darunter Hyundai IONIQ, Lotus Eletre, BYD Dolphin, Audi RS e-tron GT usw. Alle wurden in den letzten zwei Jahren ausgeliefert oder befinden sich in Serienproduktion. 800-V-Schnellladen wird zum Standard auf dem Markt; CITIC Securities prognostiziert, dass die Anzahl der Hochvolt-Schnelllademodelle bis 2025 auf 5,18 Millionen ansteigen und die Marktdurchdringung von derzeit etwas über 10 % auf 34 % erhöhen wird. Dies wird zum Haupttreiber für das Wachstum des Hochvolt-Schnelllademarktes werden, wovon vorgelagerte Unternehmen voraussichtlich direkt profitieren werden. Laut öffentlich zugänglichen Informationen ist das Lademodul die Kernkomponente der Ladesäule und macht etwa 50 % der Gesamtkosten der Ladesäule aus; davon entfallen 30 % der Kosten des Lademoduls auf das Halbleiter-Leistungsbauelement. Das heißt, das Halbleiter-Leistungsmodul macht etwa 15 % der Kosten der Ladesäule aus und wird im Entwicklungsprozess des Ladesäulenmarktes zur Hauptnutznießerkette werden. Aktuell werden in Ladesäulen hauptsächlich IGBTs und MOSFETs als Leistungshalbleiter eingesetzt, beides Silizium-basierte Produkte. Die Entwicklung von Ladesäulen hin zum Gleichstrom-Schnellladen stellt höhere Anforderungen an diese Leistungshalbleiter. Um das Laden von Autos so schnell wie das Tanken an einer Tankstelle zu gestalten, suchen Automobilhersteller aktiv nach Materialien, die die Effizienz verbessern. Siliziumkarbid gilt derzeit als vielversprechendstes Material. Siliziumkarbid bietet Vorteile wie hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie hohe Leistungsfähigkeit, wodurch die Energieumwandlungseffizienz gesteigert und das Produktvolumen reduziert werden kann. Die meisten Elektrofahrzeuge nutzen On-Board-Wechselstrom-Ladesysteme, deren vollständige Ladung mehrere Stunden dauert. Die Nutzung hoher Ladeleistungen (ab 30 kW) für das Schnellladen von Elektrofahrzeugen ist daher ein wichtiger nächster Schritt beim Aufbau von Ladesäulen. Trotz der Vorteile von Hochleistungs-Ladesäulen ergeben sich auch zahlreiche Herausforderungen, wie beispielsweise die Notwendigkeit, hochfrequente Schaltvorgänge mit hoher Leistung zu realisieren, und die durch Umwandlungsverluste entstehende Wärme. SiC-MOSFETs und -Dioden zeichnen sich jedoch durch hohe Spannungsfestigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und schnelle Schaltfrequenz aus und eignen sich daher hervorragend für Ladesäulenmodule. Im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-basierten Bauelementen können Siliziumkarbid-Module die Ausgangsleistung von Ladesäulen um fast 30 % steigern und die Verluste um bis zu 50 % reduzieren. Gleichzeitig verbessern Siliziumkarbid-Bauelemente auch die Stabilität der Ladesäulen. Bei Ladesäulen stellen die Kosten nach wie vor einen wichtigen Entwicklungshemmnis dar. Daher ist die Leistungsdichte von Ladesäulen von großer Bedeutung, und Siliziumkarbid-Bauelemente (SiC) sind der Schlüssel zu einer hohen Leistungsdichte. Als Hochspannungs-, Hochgeschwindigkeits- und Hochstrombauelemente vereinfachen Siliziumkarbid-Bauelemente die Schaltungsstruktur des DC-Ladesäulenmoduls, erhöhen die Leistung pro Einheit und steigern die Leistungsdichte signifikant. Dies ebnet den Weg zur Senkung der Systemkosten von Ladesäulen. Unter dem Gesichtspunkt langfristiger Kosten- und Nutzungseffizienz werden Hochleistungs-Ladesäulen mit SiC-Bauelementen enorme Marktchancen eröffnen. Laut Daten von CITIC Securities liegt der Anteil von Siliziumkarbid-Bauelementen in Ladesäulen für Elektrofahrzeuge derzeit bei nur etwa 10 %, was noch viel Raum für Hochleistungsladesäulen lässt. Als führender Anbieter in der DC-Ladeindustrie hat MIDA Power das Lademodul mit der höchsten Leistungsdichte entwickelt und auf den Markt gebracht – das erste Lademodul mit Schutzart IP65 und unabhängiger Luftkanaltechnologie. Dank eines starken Forschungs- und Entwicklungsteams und marktorientierter Ausrichtung hat MIDA Power mit großem Engagement das hocheffiziente 40-kW-SiC-Lademodul entwickelt. Mit einem beeindruckenden Spitzenwirkungsgrad von über 97 % und einem extrem breiten Eingangsspannungsbereich von 150 V DC bis 1000 V DC erfüllt das 40-kW-SiC-Lademodul nahezu alle weltweiten Eingangsnormen und spart gleichzeitig erheblich Energie. Angesichts der rasant wachsenden Anzahl von Ladesäulen ist zu erwarten, dass SiC-MOSFETs und das 40-kW-SiC-Lademodul von MIDA Power zukünftig immer häufiger in Ladesäulen mit hohem Leistungsdichtebedarf eingesetzt werden.