A nagyfeszültségű töltőcölöpök megoldják a töltési sebesség + a futásteljesítmény szorongását. Becslések szerint 2025-ben körülbelül 330 000 darab lesz a SiC iránti kereslet

A töltési cölöpök töltési módjai főként váltakozó áramú és egyenáramú töltésre oszlanak. (1) Az AC töltőhalom lényege egy vezérléssel ellátott aljzat, amely főként AC ampermérőt, vezérlőkártyát, kijelzőt, vészleállító gombot, AC kontaktort, töltőkábelt és egyéb szerkezeteket tartalmaz. A transzformátor egyenirányítása alig tartalmaz tápegységeket. (2) Az egyenáramú töltőcölöpök szerkezete összetettebb, beleértve a töltőmodulokat, a fő vezérlőket, a szigetelésérzékelő modulokat, a kommunikációs modulokat, a fő reléket és más alkatrészeket. Közülük a töltőmodulok, más néven teljesítménymodulok, a töltőcölöpök iparában műszaki küszöbértékekkel rendelkező alapvető alkatrészek, amelyek a töltőcölöpök teljes költségének körülbelül 50%-át teszik ki. Jelenleg a fogyasztók leginkább az egyenáramú gyorstöltési mód iránt érdeklődnek, de az egyenáramú gyorstöltési módban a töltési halmok nagyon nagy töltési teljesítményt és nagyon magas töltési hatékonyságot igényelnek, amit nagyfeszültséggel kell megvalósítani.

A töltőmodul az egyenáramú töltőhalom központi eleme. A töltőhalmot általában több töltőmodul párhuzamos összekapcsolásával alakítják ki. Például egy 120 kW-os töltőhalom nyolc 15 kW-os töltőmodulból vagy négy 30 kW-os töltőmodulból állhat. Minél nagyobb egy töltőmodul kimeneti teljesítménye, annál nagyobb a teljesítménysűrűség, ami hatékonyan optimalizálhatja a halomban lévő helyet. A töltőmodul alkatrészei közé tartoznak a félvezető tápegységek, integrált áramkörök, mágneses alkatrészek, NYÁK-k, kondenzátorok, házventilátorok stb. Ezek közül a félvezető tápegységek költsége a töltőmodul összköltségének mintegy 30%-át teszi ki. a töltőmodul és egy elektronikus eszköz kulcsfontosságú eleme. Az energiaátalakítás és az áramkör-vezérlés magja Kínában.

A szilícium-karbamidot jelenleg a töltőcölöpökre alkalmazzák a fő rész a töltőmodulban lévő tápegység, különösen az AC/DC átalakító és a DC-DC konverter. A Wolfspeed adatai szerint egy 25 kW-os töltő cölöpmodulhoz körülbelül 16-20 darab 1200 V-os szilícium-karbid MOSFET szimpla csőre van szükség. A piacon kapható fő 15 kW-os töltőhalom modulok általában 4 vagy 8 szilícium-karbid MOSFET-et használnak, és a konkrét szám a kiválasztott eszköz bekapcsolási ellenállási értékétől és kimeneti áramától függ. Az új energetikai járműiparban sürgős megoldásra váró probléma a „futásteljesítmény-szorongás”. A töltési sebesség növeléséhez növelni kell a töltőhalom kimenő teljesítményét, és növelni kell a töltési feszültséget vagy áramot. A Wolfspeed adatai szerint a jelenlegi kereskedelmi főáramú gyorstöltő cölöpök hazámban 100-150 kW teljesítményűek, és egy elektromos járműnek 40-27 percbe telik egy 400 km-es futásteljesítmény feltöltése. Ha a töltőhalom 350 kW-os nagy teljesítményű gyorstöltő rendszert alkalmaz, a 400 km-es futásteljesítményhez szükséges töltési idő jelentősen lerövidülhet, 12-15 percre. A töltési teljesítmény növelése az áram vagy a feszültség növelésével érhető el. Ha azonban a töltési teljesítményt az áramerősség növelésével növeljük, sok probléma adódik. Ezért a feszültség növelése a nagy teljesítményű gyorstöltés elérése érdekében az iparág legjobb választásává vált.

Az elektromos járművek töltési sebességének növelése és a futásteljesítmény miatti szorongás enyhítése érdekében egyre több OEM-gyártó telepít 800 V-os nagyfeszültségű platformokat. A 800 V-os nagyfeszültségű rendszer általában azt a rendszert jelenti, amelynek a teljes jármű nagyfeszültségű elektromos rendszerének feszültségtartománya eléri az 550-930 V-ot, összefoglaló néven 800 V-os rendszer. A Porsche Taycan a világ első sorozatban gyártott 800 V-os nagyfeszültségű platformmodellje, és a maximális töltési teljesítményt 350 kW-ra növelte. Ezenkívül az Audi e-tronGT, a Hyundai Ioniq5 és a Kia EV6 800 V-os nagyfeszültségű platformot használ. Ezzel párhuzamosan a hazai autógyárak is a 800 V-os magasfeszültségű platform felé mozdulnak el. 2021-ben a BYD, a Geely, a Jihu, a GAC, a Xiaopeng stb. sorra bocsátják ki a 800 V-os platformokkal felszerelt modelleket.

Az egyenáramú gyorstöltő cölöpök esetében a töltési feszültség 800 V-ra emelése nagymértékben megnöveli a töltőcölöpökben lévő SiC tápegységek iránti igényt. Ennek az az oka, hogy a SiC modulok használatával a töltőmodul teljesítménye több mint 60 KW-ra nőhet, míg a MOSFET/IGBT egycsöves kialakítása továbbra is 15-30 kW-os szinten van. Ugyanakkor a szilícium alapú tápegységekhez képest a SiC tápegységek nagymértékben csökkenthetik a modulok számát. Ezért a SiC kis méretbeli előnye egyedülálló előnyökkel jár a nagy teljesítményű városi töltőállomások és töltőcölöpök alkalmazási forgatókönyveiben. A szupertöltés és a gyorstöltés iránti kereslet növekedésével a teljes SiC modulokat széles körben kezdték el használni a töltőcölöpökben. A különböző cégek hivatalos weboldalának paraméterei szerint a legtöbb nagy teljesítményű, 800 V-os architektúrájú töltőcölöp teljes SiC modulokat használ. Jelenleg a SiC behatolási aránya a töltőcölöpökben nem magas. Példaként az egyenáramú töltőcölöpöket tekintve a CASA számításai szerint az elektromos járművek töltőcölöpöiben a SiC teljesítményeszközök átlagos penetrációs rátája csak 2018-ban érte el a 10%-ot. A 800 V-os feszültség korszakának beköszöntével azonban a SiC penetrációs rátája csökkenni fog. tovább emelkedik. A China Charging Alliance előrejelzése szerint 2025-re a SiC penetrációja a kínai töltőcölöpök iparában eléri a 35%-ot.