Високоефективний модуль зарядки електромобілів постійного струму потужністю 40 кВт із карбіду кремнію (SiC)

Високоефективний зарядний модуль SiC має великий потенціал, оскільки попит на швидку зарядку високою напругою зростає. Після світової прем'єри Porsche моделі Taycan на платформі високої напруги 800 В у вересні 2019 року, великі компанії з виробництва електромобілів випустили моделі швидкої зарядки високої напруги 800 В, такі як Hyundai IONIQ, Lotus Eletre, BYD Dolphin, Audi RS e-tron GT тощо. Усі вони були поставлені або почали серійне виробництво протягом цих двох років. Швидка зарядка 800 В стає мейнстрімом на ринку; CITIC Securities прогнозує, що до 2025 року кількість моделей високовольтних швидких зарядних пристроїв досягне 5,18 мільйона, а рівень проникнення зросте з нинішніх трохи більше 10% до 34%. Це стане основною рушійною силою зростання ринку високовольтних швидких зарядних пристроїв, і очікується, що компанії, що займаються видобуванням, отримають від цього пряму вигоду. Згідно з публічною інформацією, зарядний модуль є основним компонентом зарядної батареї, що становить близько 50% від загальної вартості зарядної батареї; серед них напівпровідниковий силовий пристрій становить 30% вартості зарядного модуля, тобто напівпровідниковий силовий модуль становить близько 15% вартості зарядної батареї, що стане основним ланцюгом вигоди в процесі розвитку ринку зарядних батарей. Наразі силові пристрої, що використовуються в зарядних батареях, - це переважно IGBT та MOSFET, обидва з яких виготовлені на основі кремнію, а розвиток зарядних батарей для швидкої зарядки постійним струмом висунув вищі вимоги до силових пристроїв. Щоб зробити зарядку автомобіля такою ж швидкою, як заправка на заправці, автовиробники активно шукають матеріали, які можуть підвищити ефективність, і карбід кремнію наразі є лідером. Карбід кремнію має такі переваги, як висока термостійкість, стійкість до високого тиску, висока потужність тощо, що може підвищити ефективність перетворення енергії та зменшити об'єм продукту. Більшість електромобілів використовують бортові схеми зарядки змінного струму, для повної зарядки яких потрібно кілька годин. Використання високої потужності (наприклад, 30 кВт і вище) для реалізації швидкої зарядки електромобілів стало наступним важливим напрямком компонування зарядних паль. Незважаючи на переваги потужних зарядних паль, вони також пов'язані з багатьма проблемами, такими як: необхідність реалізації високочастотних комутаційних операцій високої потужності та тепло, що утворюється внаслідок втрат при перетворенні. Однак, SiC MOSFET та діодні вироби мають характеристики високої стійкості до напруги, високої термостійкості та швидкої частоти перемикання, що їх можна добре використовувати в модулях зарядних паль. Порівняно з традиційними кремнієвими пристроями, карбід-кремнієві модулі можуть збільшити вихідну потужність зарядних паль майже на 30% та зменшити втрати на цілих 50%. Водночас, карбід-кремнієві пристрої також можуть підвищити стабільність зарядних паль. Для зарядних паль вартість все ще є одним із важливих факторів, що обмежують розробку, тому щільність потужності зарядних паль дуже важлива, а пристрої на основі карбіду кремнію є ключем до досягнення високої щільності потужності. Як високовольтні, високошвидкісні та сильнострумові пристрої, пристрої на основі карбіду кремнію спрощують схему модуля зарядки паль постійного струму, збільшують рівень потужності пристрою та значно збільшують щільність потужності, що відкриває шлях для зниження системної вартості зарядної палі. З точки зору довгострокової вартості та ефективності використання, потужні зарядні батареї з використанням пристроїв SiC відкриють величезні ринкові можливості. Згідно з даними CITIC Securities, наразі рівень проникнення пристроїв на основі карбіду кремнію в зарядні пальові установки для транспортних засобів нових видів енергії становить лише близько 10%, що також залишає широкий простір для потужних зарядних паль. Як провідний постачальник у галузі зарядних пристроїв постійного струму, MIDA Power розробила та випустила зарядний модуль з найвищою щільністю потужності – перший зарядний модуль із ступенем захисту IP65 та технологією незалежного повітряного каналу. Завдяки сильній команді досліджень і розробок та орієнтованості на ринок, MIDA Power доклала багато зусиль та успішно розробила високоефективний зарядний модуль SiC потужністю 40 кВт. Завдяки вражаючому піковому ККД понад 97% та надширокому діапазону вхідної напруги від 150 В постійного струму до 1000 В постійного струму, зарядний модуль SiC потужністю 40 кВт відповідає майже всім світовим стандартам вхідного струму, водночас значно економлячи енергію. Зі швидким зростанням кількості зарядних установок вважається, що MOSFET-транзистори SiC та зарядний модуль MIDA Power 40 кВт SiC будуть дедалі частіше використовуватися в зарядних установках, які потребують вищої щільності потужності в майбутньому.