Vysokonapäťové nabíjacie hromady riešia problém rýchlosti nabíjania + úzkosti z najazdených kilometrov. Odhaduje sa, že dopyt po SiC v roku 2025 bude asi 330 000 kusov

Spôsoby nabíjania hromady nabíjania sa delia hlavne na nabíjanie striedavým prúdom a nabíjanie jednosmerným prúdom. (1) Podstatou nabíjacej hromady striedavého prúdu je zásuvka s ovládaním, ktorá zahŕňa najmä striedavý ampérmeter, riadiacu dosku, obrazovku, gombík núdzového zastavenia, stýkač striedavého prúdu, nabíjací kábel a ďalšie konštrukcie. Rektifikácia transformátora sa takmer netýka energetických zariadení. (2) Štruktúra jednosmerných nabíjacích hromad je zložitejšia, vrátane nabíjacích modulov, hlavných ovládačov, modulov na detekciu izolácie, komunikačných modulov, hlavných relé a iných častí. Spomedzi nich sú nabíjacie moduly, známe aj ako výkonové moduly, základnými komponentmi s technickými prahmi v odvetví nabíjacích hromad, ktoré predstavujú približne 50 % celkových nákladov na hromady nabíjania. V súčasnosti majú spotrebitelia najväčší záujem o režim rýchleho jednosmerného nabíjania, ale nabíjacie hromady v režime rýchleho nabíjania jednosmerným prúdom vyžadujú veľmi veľký nabíjací výkon a veľmi vysokú účinnosť nabíjania, ktoré je potrebné realizovať vysokým napätím.

Nabíjací modul je hlavnou súčasťou nabíjacej hromady jednosmerného prúdu. Nabíjacia hromada sa zvyčajne vytvorí paralelným pripojením viacerých nabíjacích modulov. Napríklad 120 kW nabíjacia hromada môže byť zložená z ôsmich 15 kW nabíjacích modulov alebo štyroch 30 kW nabíjacích modulov. Čím väčší je výstupný výkon jedného nabíjacieho modulu, tým vyššia je hustota výkonu, čo môže efektívne optimalizovať priestor v hromade. Komponenty nabíjacieho modulu zahŕňajú polovodičové napájacie zariadenia, integrované obvody, magnetické komponenty, dosky plošných spojov, kondenzátory, ventilátory podvozku atď. Medzi nimi náklady na polovodičové napájacie zariadenia predstavujú asi 30 % celkových nákladov na nabíjací modul, ktorý je kľúčovým komponentom nabíjacieho modulu a elektronického zariadenia. Jadro premeny energie a riadenia obvodu v Číne.

Hlavnou časťou, kde sa SiC v súčasnosti aplikuje na nabíjacie hromady, je výkonové zariadenie v nabíjacom module, najmä AC/DC menič a DC-DC menič. Podľa údajov Wolfspeed potrebuje 25kW nabíjací modul asi 16-20 1200V monoelektróniek MOSFET z karbidu kremíka. Hlavné 15kW nabíjacie moduly na trhu vo všeobecnosti používajú 4 alebo 8 MOSFET z karbidu kremíka a konkrétny počet závisí od hodnoty odporu a výstupného prúdu vybraného zariadenia. Naliehavým problémom, ktorý treba vyriešiť v odvetví nových energetických vozidiel, je „úzkostný počet najazdených kilometrov“. Na zvýšenie rýchlosti nabíjania je potrebné zvýšiť výstupný výkon nabíjacej hromady a zvýšiť nabíjacie napätie alebo prúd. Podľa údajov spoločnosti Wolfspeed majú súčasné komerčné bežné rýchlonabíjacie batérie v mojej krajine výkon 100 – 150 kW a elektrickému vozidlu trvá nabitie 400 km najazdených kilometrov 40 – 27 minút. Ak nabíjacia hromada využíva vysokovýkonný systém rýchleho nabíjania s výkonom 350 kW, čas nabíjania potrebný na dojazd 400 km sa môže výrazne skrátiť na 12 až 15 minút. Zvýšenie nabíjacieho výkonu je možné dosiahnuť zvýšením prúdu alebo napätia. Ak sa však nabíjací výkon zvýši zvýšením prúdu, spôsobí to veľa problémov. Preto sa zvýšenie napätia na dosiahnutie vysokovýkonného rýchleho nabíjania stalo v tomto odvetví najlepšou voľbou.

S cieľom zvýšiť rýchlosť nabíjania elektrických vozidiel a zmierniť úzkosť z najazdených kilometrov čoraz viac výrobcov OEM nasadzuje 800V vysokonapäťové platformy. 800V vysokonapäťový systém zvyčajne označuje systém, ktorého rozsah napätia vysokonapäťového elektrického systému celého vozidla dosahuje 550-930V, súhrnne označovaný ako 800V systém. Porsche Taycan je prvý sériovo vyrábaný model vysokonapäťovej platformy na svete s napätím 800 V a zvýšil maximálny nabíjací výkon na 350 kW. Okrem toho Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 a Kia EV6 všetky využívajú platformu vysokého napätia 800 V. K vysokonapäťovej platforme 800V zároveň smerujú aj domáce automobilky. V roku 2021 BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng atď. postupne vydajú modely vybavené 800V platformami.

Pri rýchlonabíjacích hromadách jednosmerným prúdom zvýšenie nabíjacieho napätia na 800 V výrazne zvýši dopyt po napájacích zariadeniach SiC v nabíjacích hromadách. Dôvodom je, že použitím SiC modulov je možné zvýšiť výkon nabíjacieho modulu na viac ako 60KW, pričom konštrukcia MOSFET/IGBT single tube je stále na úrovni 15-30kW. Súčasne v porovnaní s napájacími zariadeniami na báze kremíka môžu napájacie zariadenia SiC výrazne znížiť počet modulov. Výhoda malých rozmerov SiC má preto jedinečné výhody v aplikačných scenároch mestských vysokovýkonných nabíjacích staníc a nabíjacích staníc. S rastúcim dopytom po preplňovaní a rýchlom nabíjaní sa plné SiC moduly začali široko používať v nabíjacích hromadách. Podľa parametrov oficiálnych stránok rôznych spoločností väčšina vysokovýkonných nabíjacích hromád s 800V architektúrou využíva plné SiC moduly. V súčasnosti nie je miera penetrácie SiC v nabíjacích hromadách vysoká. Ak si ako príklad vezmeme nabíjacie hromady jednosmerného prúdu, podľa výpočtov CASA priemerná miera penetrácie napájacích zariadení SiC v nabíjacích hromadách elektrických vozidiel v roku 2018 dosiahla iba 10 %. S príchodom éry napätia 800 V sa však miera penetrácie SiC naďalej stúpať. China Charging Alliance predpovedá, že do roku 2025 dosiahne miera penetrácie SiC v čínskom priemysle nabíjacích hromad 35 %.