Yüksek voltajlı şarj yığınları, şarj hızı + kilometre endişesi sorununu çözüyor. 2025 yılında SiC talebinin yaklaşık 330.000 adet olacağı tahmin edilmektedir.

Yığınları şarj etmenin şarj yöntemleri esas olarak AC şarjı ve DC şarjı olarak ikiye ayrılır. (1) AC şarj yığınının özü, esas olarak AC ampermetre, kontrol panosu, ekran, acil durdurma düğmesi, AC kontaktörü, şarj kablosu ve diğer yapıları içeren kontrollü bir prizdir. Transformatör düzeltmesi neredeyse güç cihazlarını içermez. (2) DC şarj yığınlarının yapısı, şarj modülleri, ana kontrolörler, yalıtım algılama modülleri, iletişim modülleri, ana röleler ve diğer parçalar dahil olmak üzere daha karmaşıktır. Bunlar arasında, güç modülleri olarak da bilinen şarj modülleri, şarj yığını endüstrisinde teknik eşiklere sahip temel bileşenlerdir ve yığınları şarj etmenin toplam maliyetinin yaklaşık %50'sini oluşturur. Şu anda tüketiciler en çok DC hızlı şarj moduna ilgi duyuyor ancak DC hızlı şarj modundaki şarj yığınları, çok büyük şarj gücü ve çok yüksek şarj verimliliği gerektiriyor ve bunların da yüksek voltaj aracılığıyla gerçekleştirilmesi gerekiyor.

Şarj modülü, DC şarj yığınının temel bileşenidir. Bir şarj yığını genellikle birden fazla şarj modülünün paralel bağlanmasıyla oluşturulur. Örneğin, 120 kW'lık bir şarj yığını, sekiz adet 15 kW'lık şarj modülünden veya dört adet 30 kW'lık şarj modülünden oluşabilir. Tek bir şarj modülünün çıkış gücü ne kadar büyük olursa, yığındaki alanı etkili bir şekilde optimize edebilecek güç yoğunluğu da o kadar yüksek olur. Şarj modülünün bileşenleri arasında yarı iletken güç cihazları, entegre devreler, manyetik bileşenler, PCB'ler, kapasitörler, kasa fanları vb. yer alır. Bunların arasında yarı iletken güç cihazlarının maliyeti, şarj modülünün toplam maliyetinin yaklaşık %30'unu oluşturur. şarj modülünün ve elektronik bir cihazın önemli bir bileşenidir. Çin'de güç dönüşümü ve devre kontrolünün özü.

SiC'nin şu anda şarj yığınlarına uygulandığı ana kısım, şarj modülündeki güç cihazı, özellikle de AC/DC dönüştürücü ve DC-DC dönüştürücüdür. Wolfspeed verilerine göre 25kW'lık bir şarj yığını modülü yaklaşık 16-20 adet 1200V silisyum karbür MOSFET tekli tüpe ihtiyaç duyar. Piyasadaki ana akım 15kW şarj yığını modülleri genellikle 4 veya 8 silikon karbür MOSFET kullanır ve belirli sayı, seçilen cihazın direnç değerine ve çıkış akımına bağlıdır. Yeni enerjili araç sektöründe çözülmesi gereken acil sorunlardan biri de "kilometre kaygısı"dır. Şarj hızını arttırmak için şarj yığınının çıkış gücünün arttırılması ve şarj voltajının veya akımının arttırılması gerekir. Wolfspeed verilerine göre ülkemdeki mevcut ticari ana akım hızlı şarj yığınları 100-150KW güce sahip ve elektrikli bir aracın 400KM kilometreyi şarj etmesi 40-27 dakika sürüyor. Şarj yığınında 350KW'lık yüksek güçlü hızlı şarj sistemi benimsenirse, 400KM'lik bir kilometre için gereken şarj süresi büyük ölçüde 12-15 dakikaya kadar kısaltılabilir. Şarj gücünün arttırılması akımın veya voltajın arttırılmasıyla sağlanabilir. Ancak akım arttırılarak şarj gücü arttırılırsa birçok sorun ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, yüksek güçlü hızlı şarj elde etmek için voltajın artırılması sektörün en çok tercih edileni haline geldi.

Elektrikli araçların şarj hızını artırmak ve kilometre kaygısını azaltmak için giderek daha fazla OEM, 800V yüksek gerilim platformlarını kullanıyor. 800V yüksek voltaj sistemi genellikle tüm aracın yüksek voltajlı elektrik sisteminin voltaj aralığı 550-930V'a ulaşan sistemi ifade eder ve toplu olarak 800V sistemi olarak adlandırılır. Dünyanın ilk seri üretim 800V yüksek gerilim platform modeli olan Porsche Taycan, maksimum şarj gücünü 350KW'a çıkardı. Ayrıca Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 ve Kia EV6'nın tümü 800V yüksek voltaj platformunu kullanıyor. Aynı zamanda yerli otomobil firmaları da 800V yüksek gerilim platformuna doğru ilerliyor. 2021 yılında BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng vb. 800V platformlarla donatılmış modelleri art arda piyasaya sürecek.

DC hızlı şarj yığınları için, şarj voltajının 800V'a yükseltilmesi, yığınların şarj edilmesinde SiC güç cihazlarına olan talebi büyük ölçüde artıracaktır. Bunun nedeni, SiC modüllerinin kullanılması şarj modülünün gücünü 60KW'ın üzerine çıkarabilirken, MOSFET/IGBT tek tüplü tasarımın hala 15-30kW seviyesinde olmasıdır. Aynı zamanda silikon bazlı güç cihazlarıyla karşılaştırıldığında SiC güç cihazları modül sayısını büyük ölçüde azaltabilir. Bu nedenle SiC'nin küçük boyut avantajı, kentsel yüksek güçlü şarj istasyonları ve şarj yığınlarının uygulama senaryolarında benzersiz avantajlara sahiptir. Süperşarj ve hızlı şarja olan talebin artmasıyla birlikte, tam SiC modülleri yığınların şarj edilmesinde yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Çeşitli şirketlerin resmi web sitesi parametrelerine göre, 800V mimariye sahip yüksek performanslı şarj yığınlarının çoğu, tam SiC modüllerini kullanıyor. Şu anda SiC'nin yükleme yığınlarına nüfuz etme oranı yüksek değildir. DC şarj yığınlarını örnek alırsak, CASA hesaplamalarına göre SiC güç cihazlarının elektrikli araç şarj yığınlarındaki ortalama penetrasyon oranı 2018'de yalnızca %10'a ulaştı. Ancak 800V voltaj çağının gelişiyle birlikte SiC güç cihazlarının penetrasyon oranı 2018'de yalnızca %10'a ulaştı. yükselmeye devam edin. Çin Şarj İttifakı, 2025 yılına kadar SiC'nin Çin şarj yığını endüstrisindeki penetrasyon oranının %35'e ulaşacağını tahmin ediyor.