Hoogspanningslaadpalen lossen het probleem van de laadsnelheid en kilometerangst op. Er wordt geschat dat de vraag naar SiC in 2025 ongeveer 330.000 stuks zal bedragen

De laadmethoden van laadpalen zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in AC-laden en DC-laden. (1) De essentie van de AC-laadstapel is een stopcontact met bediening, dat voornamelijk een AC-ampèremeter, besturingskaart, beeldscherm, noodstopknop, AC-schakelaar, laadkabel en andere structuren omvat. Bij het rectificeren van transformatoren zijn nauwelijks stroomapparaten betrokken. (2) De structuur van DC-laadpalen is complexer en omvat laadmodules, hoofdcontrollers, isolatiedetectiemodules, communicatiemodules, hoofdrelais en andere onderdelen. Onder hen zijn laadmodules, ook wel powermodules genoemd, kerncomponenten met technische drempels in de laadpaalindustrie, goed voor ongeveer 50% van de totale kosten van laadpalen. Op dit moment zijn consumenten het meest geïnteresseerd in de DC-snellaadmodus, maar de laadpalen in de DC-snellaadmodus vereisen een zeer groot laadvermogen en een zeer hoge laadefficiëntie, die moeten worden gerealiseerd door middel van hoge spanning.

De laadmodule is het kernonderdeel van de DC-laadstapel. Een laadpaal wordt meestal gevormd door meerdere laadmodules parallel te schakelen. Een laadpaal van 120 kW kan bijvoorbeeld bestaan ​​uit acht laadmodules van 15 kW, of vier laadmodules van 30 kW. Hoe groter het uitgangsvermogen van een enkele laadmodule, hoe hoger de vermogensdichtheid, waardoor de ruimte in de stapel effectief kan worden geoptimaliseerd. De componenten van de oplaadmodule omvatten halfgeleidervoedingsapparaten, geïntegreerde schakelingen, magnetische componenten, PCB's, condensatoren, chassisventilatoren, enz. Onder hen vertegenwoordigen de kosten van halfgeleidervoedingsapparaten ongeveer 30% van de totale kosten van de oplaadmodule, die is een belangrijk onderdeel van de oplaadmodule en een elektronisch apparaat. De kern van stroomconversie en circuitcontrole in China.

Het belangrijkste onderdeel waar SiC momenteel op laadpalen wordt toegepast, is het voedingsapparaat in de laadmodule, met name de AC/DC-converter en de DC-DC-converter. Volgens gegevens van Wolfspeed heeft een laadpaalmodule van 25 kW ongeveer 16-20 1200V siliciumcarbide MOSFET enkele buizen nodig. De reguliere 15 kW laadpaalmodules op de markt gebruiken doorgaans 4 of 8 siliciumcarbide MOSFET's, en het specifieke aantal hangt af van de aan-weerstandswaarde en de uitgangsstroom van het geselecteerde apparaat. Een urgent probleem dat moet worden opgelost in de nieuwe energievoertuigenindustrie is de ‘kilometerangst’. Om de laadsnelheid te verhogen, moet het uitgangsvermogen van de laadstapel worden verhoogd en moet de laadspanning of -stroom worden verhoogd. Volgens gegevens van Wolfspeed hebben de huidige commerciële mainstream snellaadpalen in mijn land een vermogen van 100-150 kW, en duurt het 40-27 minuten voordat een elektrisch voertuig een afstand van 400 km heeft opgeladen. Als de laadpaal gebruik maakt van een krachtig snellaadsysteem van 350 kW, kan de oplaadtijd die nodig is voor een kilometerstand van 400 km aanzienlijk worden verkort tot 12-15 minuten. Het vergroten van het laadvermogen kan worden bereikt door de stroom of spanning te verhogen. Als het laadvermogen echter wordt vergroot door de stroom te verhogen, zullen er veel problemen ontstaan. Daarom is het verhogen van de spanning om snel opladen met hoog vermogen te bereiken de beste keuze in de sector geworden.

Om de laadsnelheid van elektrische voertuigen te verhogen en de zorgen over de kilometervrees weg te nemen, zetten steeds meer OEM’s 800V-hoogspanningsplatforms in. Het 800V-hoogspanningssysteem verwijst doorgaans naar het systeem waarvan het spanningsbereik van het elektrische hoogspanningssysteem van het hele voertuig 550-930V bedraagt, gezamenlijk het 800V-systeem genoemd. Porsche Taycan is 's werelds eerste in massa geproduceerde 800V-hoogspanningsplatformmodel en heeft het maximale laadvermogen verhoogd tot 350 kW. Bovendien maken de Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 en Kia EV6 allemaal gebruik van het 800V-hoogspanningsplatform. Tegelijkertijd evolueren binnenlandse autobedrijven ook naar het 800V-hoogspanningsplatform. In 2021 zullen BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng, enz. achtereenvolgens modellen uitbrengen die zijn uitgerust met 800V-platforms.

Voor DC-snellaadpalen zal het upgraden van de laadspanning naar 800V de vraag naar SiC-stroomapparaten in laadpalen aanzienlijk vergroten. De reden is dat het gebruik van SiC-modules het vermogen van de laadmodule kan verhogen tot meer dan 60 kW, terwijl het ontwerp van MOSFET/IGBT enkele buis nog steeds op het niveau van 15-30 kW ligt. Tegelijkertijd kunnen SiC-voedingsapparaten, vergeleken met op silicium gebaseerde voedingsapparaten, het aantal modules aanzienlijk verminderen. Daarom heeft het kleine voordeel van SiC unieke voordelen in de toepassingsscenario's van stedelijke oplaadstations en laadpalen met hoog vermogen. Met de toename van de vraag naar superchargen en snelladen, worden volledige SiC-modules op grote schaal gebruikt in laadpalen. Volgens de officiële websiteparameters van verschillende bedrijven gebruiken de meeste hoogwaardige laadpalen met 800V-architectuur volledige SiC-modules. Momenteel is de penetratiegraad van SiC in laadpalen niet hoog. Als we DC-laadpalen als voorbeeld nemen, bedroeg volgens CASA-berekeningen de gemiddelde penetratiegraad van SiC-energieapparaten in oplaadpalen voor elektrische voertuigen in 2018 slechts 10%. Met de komst van het 800V-spanningstijdperk zal de penetratiegraad van SiC echter blijven stijgen. De China Charging Alliance voorspelt dat in 2025 de penetratiegraad van SiC in de Chinese oplaadpaalindustrie 35% zal bereiken.