40 kW visoko učinkovit polnilni modul za električna vozila z enosmernim tokom SiC

Visoko učinkovit polnilni modul SiC ima velik potencial, saj povpraševanje po hitrem polnjenju z visoko napetostjo narašča Po svetovni premieri Porschejevega modela Taycan z visokonapetostno platformo 800 V septembra 2019 so velika podjetja za električna vozila predstavila modele s hitrim polnjenjem z visokonapetostno 800 V, kot so Hyundai IONIQ, Lotus Eletre, BYD Dolphin, Audi RS e-tron GT itd. Vsi so bili dobavljeni ali pa se množično proizvajajo v teh dveh letih. Hitro polnjenje z 800 V postaja prevladujoč trend na trgu; CITIC Securities napoveduje, da bo do leta 2025 število modelov hitrih polnilnic z visoko napetostjo doseglo 5,18 milijona, stopnja penetracije pa se bo s trenutnih nekaj več kot 10 % povečala na 34 %. To bo postala glavna gonilna sila rasti trga hitrih polnilnic z visoko napetostjo, od česar naj bi imela neposredne koristi podjetja v zgornjem delu distribucijskega omrežja. Glede na javno dostopne informacije je polnilni modul osrednja komponenta polnilnega kupa in predstavlja približno 50 % celotnih stroškov polnilnega kupa; med njimi polprevodniška napajalna naprava predstavlja 30 % stroškov polnilnega modula, kar pomeni, da polprevodniški napajalni modul predstavlja približno 15 % stroškov polnilnega kupa, kar bo glavna veriga upravičencev v procesu razvoja trga polnilnih kupov. Trenutno se v polnilnih pilotih uporabljajo predvsem IGBT-ji in MOSFET-ji, ki so oba izdelka na osnovi silicija, razvoj polnilnih pilotov za hitro polnjenje z enosmernim tokom pa je postavil višje zahteve za napajalne naprave. Da bi bilo polnjenje avtomobilov tako hitro kot polnjenje goriva na bencinski črpalki, proizvajalci avtomobilov aktivno iščejo materiale, ki bi lahko izboljšali učinkovitost, silicijev karbid pa je trenutno vodilni. Silicijev karbid ima prednosti visoke temperaturne odpornosti, odpornosti na visok tlak, visoke moči itd., kar lahko izboljša učinkovitost pretvorbe energije in zmanjša prostornino izdelka. Večina električnih vozil uporablja vgrajene sheme polnjenja z izmeničnim tokom, ki se popolnoma napolnijo in trajajo več ur. Uporaba visoke moči (kot je 30 kW in več) za hitro polnjenje električnih vozil je postala naslednja pomembna smer postavitve polnilnih pilotov. Kljub prednostim visokozmogljivih polnilnih pilotov prinašajo tudi številne izzive, kot so: potreba po realizaciji visokozmogljivih visokofrekvenčnih preklopnih operacij in toplota, ki nastane zaradi izgub pri pretvorbi. Vendar pa imajo SiC MOSFET in diodni izdelki značilnosti visoke napetostne odpornosti, visoke temperaturne odpornosti in hitre preklopne frekvence, kar jih je mogoče dobro uporabiti v modulih polnilnih pilotov. V primerjavi s tradicionalnimi napravami na osnovi silicija lahko silicijev karbidni moduli povečajo izhodno moč polnilnih pilotov za skoraj 30 % in zmanjšajo izgube za kar 50 %. Hkrati lahko silicijev karbidne naprave izboljšajo tudi stabilnost polnilnih pilotov. Pri polnilnih pilotih so stroški še vedno eden pomembnih dejavnikov, ki omejujejo razvoj, zato je gostota moči polnilnih pilotov zelo pomembna, SiC naprave pa so ključ do doseganja visoke gostote moči. Kot visokonapetostne, visokohitrostne in visokotokovne naprave silicijev karbidne naprave poenostavljajo strukturo vezja modula za polnjenje enosmernega pilota, povečujejo raven moči enote in znatno povečujejo gostoto moči, kar utira pot zmanjšanju sistemskih stroškov polnilnega pilota. Z vidika dolgoročne stroškovne učinkovitosti in učinkovitosti uporabe bodo visokozmogljivi polnilni piloti z uporabo SiC naprav odprli ogromne tržne priložnosti. Po podatkih CITIC Securities je trenutno stopnja penetracije silicijevega karbida v polnilnih pilotih za nova energetska vozila le približno 10 %, kar pušča tudi veliko prostora za visokozmogljive polnilne pilote. Kot vodilni dobavitelj v industriji polnjenja z enosmernim tokom je MIDA Power razvil in izdal polnilni modul z najvišjo gostoto moči, prvi polnilni modul s stopnjo zaščite IP65 in tehnologijo neodvisnih zračnih kanalov. Z močno ekipo za raziskave in razvoj ter tržno usmerjenim načelom je MIDA Power vložil veliko truda in uspešno razvil 40kW visoko učinkovit polnilni modul SiC. Z osupljivim vršnim izkoristkom več kot 97 % in izjemno širokim razponom vhodne napetosti od 150 VDC do 1000 VDC, 40kW polnilni modul SiC izpolnjuje skoraj vse svetovne vhodne standarde, hkrati pa znatno prihrani energijo. Zaradi hitre rasti števila polnilnih stebrov se domneva, da se bodo SiC MOSFET-i in 40kW polnilni modul MIDA Power SiC v prihodnosti vse pogosteje uporabljali v polnilnih stebrih, ki zahtevajo večjo gostoto moči.