أكوام الشحن ذات الجهد العالي تحل مشكلة سرعة الشحن + القلق من المسافة المقطوعة. تشير التقديرات إلى أن الطلب على SiC في عام 2025 سيكون حوالي 330.000 قطعة

تنقسم طرق شحن أكوام الشحن بشكل أساسي إلى شحن التيار المتردد وشحن التيار المستمر. (1) جوهر كومة شحن التيار المتردد هو مقبس مع التحكم، والذي يتضمن بشكل أساسي مقياس التيار المتردد، ولوحة التحكم، وشاشة العرض، ومقبض التوقف في حالات الطوارئ، وموصل التيار المتردد، وكابل الشحن والهياكل الأخرى. بالكاد يتضمن تصحيح المحولات أجهزة الطاقة. (2) هيكل أكوام الشحن DC أكثر تعقيدًا، بما في ذلك وحدات الشحن ووحدات التحكم الرئيسية ووحدات الكشف عن العزل ووحدات الاتصالات والمرحلات الرئيسية وأجزاء أخرى. من بينها، وحدات الشحن، المعروفة أيضًا باسم وحدات الطاقة، هي مكونات أساسية ذات عتبات تقنية في صناعة أكوام الشحن، وهو ما يمثل حوالي 50٪ من التكلفة الإجمالية لأكوام الشحن. في الوقت الحاضر، يهتم المستهلكون أكثر بوضع الشحن السريع بالتيار المستمر، لكن أكوام الشحن في وضع الشحن السريع بالتيار المستمر تتطلب طاقة شحن كبيرة جدًا وكفاءة شحن عالية جدًا، والتي يجب تحقيقها من خلال الجهد العالي.

وحدة الشحن هي المكون الأساسي لكومة الشحن بالتيار المستمر. عادةً ما يتم تشكيل كومة الشحن عن طريق توصيل وحدات شحن متعددة بالتوازي. على سبيل المثال، يمكن أن تتكون كومة الشحن بقدرة 120 كيلو وات من ثماني وحدات شحن بقدرة 15 كيلو وات، أو أربع وحدات شحن بقدرة 30 كيلو وات. كلما زادت طاقة الخرج لوحدة شحن واحدة، زادت كثافة الطاقة، مما يمكنه تحسين المساحة في الكومة بشكل فعال. تشمل مكونات وحدة الشحن أجهزة الطاقة شبه الموصلة، والدوائر المتكاملة، والمكونات المغناطيسية، وثنائي الفينيل متعدد الكلور، والمكثفات، ومراوح الهيكل، وما إلى ذلك. ومن بينها، تمثل تكلفة أجهزة الطاقة شبه الموصلة حوالي 30٪ من التكلفة الإجمالية لوحدة الشحن، والتي هو مكون رئيسي لوحدة الشحن وجهاز إلكتروني. جوهر تحويل الطاقة والتحكم في الدوائر في الصين.

الجزء الرئيسي الذي يتم فيه تطبيق SiC حاليًا على أكوام الشحن هو جهاز الطاقة في وحدة الشحن، وخاصة محول AC/DC ومحول DC-DC. وفقًا لبيانات Wolfspeed، تحتاج وحدة كومة الشحن بقدرة 25 كيلو وات إلى حوالي 16-20 أنبوبًا منفردًا من كربيد السيليكون 1200 فولت MOSFET. تستخدم وحدات كومة الشحن السائدة بقدرة 15 كيلووات في السوق عمومًا 4 أو 8 وحدات MOSFET من كربيد السيليكون، ويعتمد العدد المحدد على قيمة المقاومة وتيار الخرج للجهاز المحدد. المشكلة الملحة التي يجب حلها في صناعة مركبات الطاقة الجديدة هي "القلق من المسافة المقطوعة". لزيادة سرعة الشحن، يجب زيادة الطاقة الناتجة لكومة الشحن، ويجب زيادة جهد الشحن أو التيار. وفقًا لبيانات Wolfspeed، تتمتع أكوام الشحن السريع التجارية الحالية في بلدي بقدرة تتراوح بين 100 و150 كيلووات، وتستغرق السيارة الكهربائية من 40 إلى 27 دقيقة لشحن مسافة 400 كيلومتر. إذا كانت مجموعة الشحن تعتمد نظام شحن سريع عالي الطاقة بقدرة 350 كيلو وات، فيمكن تقصير وقت الشحن المطلوب لمسافة 400 كيلومتر إلى حد كبير إلى 12-15 دقيقة. يمكن تحقيق زيادة طاقة الشحن عن طريق زيادة التيار أو الجهد. ومع ذلك، إذا تم زيادة قوة الشحن عن طريق زيادة التيار، فسوف يحدث العديد من المشاكل. ولذلك، فإن زيادة الجهد لتحقيق شحن سريع عالي الطاقة أصبح الخيار الأكثر أهمية في الصناعة.

من أجل زيادة سرعة شحن السيارات الكهربائية وتخفيف القلق بشأن المسافة المقطوعة، يقوم المزيد والمزيد من مصنعي المعدات الأصلية بنشر منصات عالية الجهد 800 فولت. يشير نظام الجهد العالي 800 فولت عادةً إلى النظام الذي يصل نطاق جهده للنظام الكهربائي عالي الجهد للمركبة بأكملها إلى 550-930 فولت، ويشار إليه مجتمعًا باسم نظام 800 فولت. تعد بورشه تايكان أول نموذج منصة عالية الجهد 800 فولت يتم إنتاجه بكميات كبيرة في العالم، وقد زادت قوة الشحن القصوى إلى 350 كيلووات. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم سيارات Audi e-tronGT وHyundai Ioniq5 وKia EV6 منصة الجهد العالي 800 فولت. وفي الوقت نفسه، تتجه شركات السيارات المحلية أيضًا نحو منصة الجهد العالي 800 فولت. في عام 2021، ستطلق BYD، وGeely، وJihu، وGAC، وXiaopeng، وما إلى ذلك، على التوالي نماذج مجهزة بمنصات 800 فولت.

بالنسبة لأكوام الشحن السريع التي تعمل بالتيار المستمر، فإن ترقية جهد الشحن إلى 800 فولت سيزيد بشكل كبير من الطلب على أجهزة طاقة SiC في أكوام الشحن. والسبب هو أن استخدام وحدات SiC يمكن أن يزيد من قوة وحدة الشحن إلى أكثر من 60 كيلو واط، في حين أن تصميم الأنبوب الفردي MOSFET/IGBT لا يزال عند مستوى 15-30 كيلو واط. في الوقت نفسه، بالمقارنة مع أجهزة الطاقة القائمة على السيليكون، يمكن لأجهزة الطاقة SiC تقليل عدد الوحدات بشكل كبير. ولذلك، فإن ميزة الحجم الصغير لـ SiC لها مزايا فريدة في سيناريوهات التطبيق لمحطات الشحن عالية الطاقة في المناطق الحضرية وأكوام الشحن. مع زيادة الطلب على الشحن الفائق والشحن السريع، بدأ استخدام وحدات SiC الكاملة على نطاق واسع في أكوام الشحن. وفقًا لمعلمات الموقع الرسمي لمختلف الشركات، فإن معظم أكوام الشحن عالية الأداء ذات بنية 800 فولت تستخدم وحدات SiC كاملة. في الوقت الحاضر، معدل اختراق SiC في أكوام الشحن ليس مرتفعًا. بأخذ أكوام شحن التيار المستمر كمثال، وفقًا لحسابات CASA، وصل متوسط ​​معدل اختراق أجهزة طاقة SiC في أكوام شحن السيارات الكهربائية إلى 10٪ فقط في عام 2018. ومع ذلك، مع ظهور عصر الجهد الكهربي 800 فولت، فإن معدل اختراق SiC سيرتفع الاستمرار في الارتفاع. يتوقع تحالف الشحن الصيني أنه بحلول عام 2025، سيصل معدل انتشار SiC في صناعة أكوام الشحن في الصين إلى 35٪.