โมดูลชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสตรงประสิทธิภาพสูง SiC 40 กิโลวัตต์

โมดูลชาร์จประสิทธิภาพสูง SiC มีศักยภาพสูงมาก เนื่องจากความต้องการการชาร์จเร็วแรงดันสูงกำลังเพิ่มสูงขึ้น หลังจากที่ Porsche เปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้า Taycan รุ่นที่ใช้แพลตฟอร์มแรงดันสูง 800V เป็นครั้งแรกของโลกในเดือนกันยายน 2019 บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าชั้นนำต่าง ๆ ก็ได้เปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้าที่รองรับการชาร์จเร็วแรงดันสูง 800V ออกมามากมาย เช่น Hyundai IONIQ, Lotus Eletre, BYD Dolphin, Audi RS e-tron GT เป็นต้น ซึ่งทั้งหมดนี้ได้เริ่มส่งมอบหรือผลิตในปริมาณมากแล้วภายในสองปีนี้ การชาร์จเร็ว 800V กำลังกลายเป็นกระแสหลักในตลาด บริษัทหลักทรัพย์ CITIC คาดการณ์ว่าภายในปี 2025 จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าความเร็วสูงแบบชาร์จเร็วจะสูงถึง 5.18 ล้านคัน และอัตราการใช้งานจะเพิ่มขึ้นจากปัจจุบันที่มากกว่า 10% เล็กน้อยเป็น 34% ซึ่งจะเป็นแรงขับเคลื่อนหลักสำหรับการเติบโตของตลาดรถยนต์ไฟฟ้าความเร็วสูงแบบชาร์จเร็ว และคาดว่าบริษัทต้นน้ำจะได้รับประโยชน์โดยตรงจากเรื่องนี้ จากข้อมูลสาธารณะ โมดูลการชาร์จเป็นส่วนประกอบหลักของชุดชาร์จ โดยคิดเป็นประมาณ 50% ของต้นทุนทั้งหมดของชุดชาร์จ ในจำนวนนี้ อุปกรณ์กำลังไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์คิดเป็น 30% ของต้นทุนโมดูลการชาร์จ นั่นคือ โมดูลกำลังไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์คิดเป็นประมาณ 15% ของต้นทุนชุดชาร์จ และจะกลายเป็นผู้ได้รับประโยชน์หลักในกระบวนการพัฒนาของตลาดชุดชาร์จ ในปัจจุบัน อุปกรณ์กำลังไฟฟ้าที่ใช้ในชุดชาร์จส่วนใหญ่คือ IGBT และ MOSFET ซึ่งทั้งสองอย่างเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ซิลิคอนเป็นพื้นฐาน และการพัฒนาชุดชาร์จไปสู่การชาร์จเร็วแบบ DC ได้สร้างความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับอุปกรณ์กำลังไฟฟ้า เพื่อให้การชาร์จรถยนต์เร็วเท่ากับการเติมน้ำมันที่ปั๊ม ผู้ผลิตรถยนต์จึงกำลังมองหาวัสดุที่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างจริงจัง และปัจจุบันซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นผู้นำในด้านนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์มีข้อดีหลายประการ เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อแรงดันสูง กำลังไฟฟ้าสูง ฯลฯ ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและลดขนาดของผลิตภัณฑ์ได้ รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ระบบชาร์จไฟกระแสสลับในตัว ซึ่งต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงในการชาร์จจนเต็ม การใช้พลังงานสูง (เช่น 30 กิโลวัตต์ขึ้นไป) เพื่อให้การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเป็นไปอย่างรวดเร็ว จึงกลายเป็นทิศทางการออกแบบสถานีชาร์จที่สำคัญต่อไป แม้ว่าชุดชาร์จกำลังสูงจะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อท้าทายมากมายเช่นกัน เช่น ความจำเป็นในการสลับการทำงานที่กำลังสูงและความถี่สูง และความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียในการแปลงพลังงาน อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์ MOSFET และไดโอด SiC มีคุณสมบัติทนต่อแรงดันสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และความถี่ในการสลับที่รวดเร็ว ซึ่งสามารถนำมาใช้ในโมดูลชุดชาร์จได้เป็นอย่างดี เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิคอนแบบดั้งเดิม โมดูลซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถเพิ่มกำลังเอาต์พุตของชุดชาร์จได้เกือบ 30% และลดการสูญเสียได้มากถึง 50% ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังช่วยเพิ่มเสถียรภาพของชุดชาร์จได้อีกด้วย สำหรับแบตเตอรี่แบบชาร์จได้นั้น ต้นทุนยังคงเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่จำกัดการพัฒนา ดังนั้นความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าของแบตเตอรี่แบบชาร์จได้จึงมีความสำคัญมาก และอุปกรณ์ SiC เป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าสูง เนื่องจากอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นอุปกรณ์ที่มีแรงดันสูง ความเร็วสูง และกระแสสูง จึงช่วยลดความซับซ้อนของโครงสร้างวงจรของโมดูลชาร์จแบบ DC เพิ่มระดับกำลังไฟฟ้าต่อหน่วย และเพิ่มความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งปูทางไปสู่การลดต้นทุนของระบบแบตเตอรี่แบบชาร์จได้ จากมุมมองด้านต้นทุนและประสิทธิภาพการใช้งานในระยะยาว แท่นชาร์จพลังงานสูงที่ใช้อุปกรณ์ SiC จะนำมาซึ่งโอกาสทางการตลาดมหาศาล จากข้อมูลของ CITIC Securities พบว่า ปัจจุบันอัตราการนำอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์มาใช้ในสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ามีเพียงประมาณ 10% ซึ่งยังเหลือช่องว่างอีกมากสำหรับสถานีชาร์จกำลังสูง ในฐานะผู้จัดจำหน่ายชั้นนำในอุตสาหกรรมการชาร์จ DC, MIDA Power ได้พัฒนาและเปิดตัวผลิตภัณฑ์โมดูลการชาร์จที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงสุด ซึ่งเป็นโมดูลการชาร์จระดับการป้องกัน IP65 รุ่นแรกที่มีเทคโนโลยีท่ออากาศอิสระ ด้วยทีมวิจัยและพัฒนาที่แข็งแกร่งและหลักการที่มุ่งเน้นตลาด MIDA Power ได้ทุ่มเทความพยายามอย่างมากและประสบความสำเร็จในการพัฒนาโมดูลการชาร์จ SiC ประสิทธิภาพสูง 40kW ด้วยประสิทธิภาพสูงสุดที่น่าทึ่งมากกว่า 97% และช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่กว้างมากตั้งแต่ 150VDC ถึง 1000VDC โมดูลการชาร์จ SiC 40kW จึงตรงตามมาตรฐานอินพุตเกือบทั้งหมดในโลกในขณะที่ประหยัดพลังงานได้อย่างมาก ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของจำนวนแท่นชาร์จ เชื่อว่า SiC MOSFET และโมดูลการชาร์จ SiC 40kW ของ MIDA Power จะถูกนำมาใช้ในแท่นชาร์จที่ต้องการความหนาแน่นพลังงานสูงขึ้นเรื่อยๆ ในอนาคต