40kW SiC 高效直流电动汽车充电模块

随着高压快速充电需求的激增，SiC高效充电模块具有巨大的发展潜力。 继保时捷于2019年9月全球首发800V高压平台车型Taycan之后，各大电动汽车厂商也纷纷推出了支持800V高压快充的车型，例如现代IONIQ、路特斯Eletre、比亚迪Dolphin、奥迪RS e-tron GT等。这些车型在两年内均已交付或实现量产。800V快充正在成为市场主流。 中信证券预测，到2025年，高压快充车型数量将达到518万辆，渗透率将从目前的略高于10%提升至34%。这将成为高压快充市场增长的核心驱动力，上游企业有望从中直接受益。 根据公开信息，充电模块是充电桩的核心部件，约占充电桩总成本的50%；其中，半导体功率器件占充电模块成本的30%，也就是说，半导体功率模块约占充电桩成本的15%，将成为充电桩市场发展过程中的主要受益链。 目前，充电桩中使用的功率器件主要为IGBT和MOSFET，两者均为硅基产品。随着充电桩向直流快充发展，对功率器件提出了更高的要求。为了使汽车充电速度堪比加油站加油，汽车制造商正在积极寻找能够提高效率的材料，而碳化硅目前处于领先地位。碳化硅具有耐高温、耐高压、高功率等优点，可以提高能量转换效率并减小产品体积。 大多数电动汽车采用车载交流充电方案，充满电需要数小时。利用高功率（例如30kW及以上）实现电动汽车快速充电，已成为充电桩布局的下一个重要方向。 尽管大功率充电桩具有诸多优势，但也带来了一些挑战，例如：需要实现高功率高频开关操作，以及转换损耗产生的热量。然而，碳化硅（SiC）MOSFET和二极管产品具有耐高压、耐高温和快速开关频率等特性，非常适合应用于充电桩模块。与传统的硅基器件相比，碳化硅模块可以将充电桩的输出功率提高近30%，并将损耗降低高达50%。同时，碳化硅器件还可以增强充电桩的稳定性。 对于充电桩而言，成本仍然是制约其发展的重要因素之一，因此充电桩的功率密度至关重要，而碳化硅器件是实现高功率密度的关键。作为一种高压、高速、大电流器件，碳化硅器件能够简化直流充电桩模块的电路结构，提高单位功率水平，并显著提升功率密度，从而为降低充电桩系统成本铺平道路。 从长期成本和使用效率的角度来看，采用 SiC 器件的高功率充电桩将带来巨大的市场机遇。 根据中信证券的数据，目前碳化硅器件在新能源汽车充电桩中的渗透率仅为10%左右，这也为大功率充电桩留下了广阔的发展空间。 作为直流充电行业的领先供应商，美达电源研发并发布了功率密度最高的充电模块产品，这是首款采用独立风道技术的IP65防护等级充电模块。凭借强大的研发团队和市场导向的理念，美达电源投入大量精力，成功研发出40kW SiC高效充电模块。该模块峰值效率高达97%以上，输入电压范围超宽，从150VDC到1000VDC，几乎满足全球所有输入标准，同时显著节能。随着充电桩数量的快速增长，相信未来在对功率密度要求更高的充电桩中，SiC MOSFET以及美达电源40kW SiC充电模块的应用将会越来越广泛。