Hochspannungsladesäulen lösen das Problem der Ladegeschwindigkeit und der Kilometerangst. Es wird geschätzt, dass der Bedarf an SiC im Jahr 2025 etwa 330.000 Stück betragen wird

Die Lademethoden von Ladesäulen werden hauptsächlich in Wechselstromladen und Gleichstromladen unterteilt. (1) Das Wesentliche des AC-Ladestapels ist eine Steckdose mit Steuerung, die hauptsächlich AC-Amperemeter, Steuerplatine, Bildschirm, Not-Aus-Knopf, AC-Schütz, Ladekabel und andere Strukturen umfasst. Bei der Transformatorgleichrichtung sind kaum Leistungsgeräte erforderlich. (2) Die Struktur von DC-Ladesäulen ist komplexer und umfasst Lademodule, Hauptsteuerungen, Isolationserkennungsmodule, Kommunikationsmodule, Hauptrelais und andere Teile. Darunter sind Lademodule, auch Leistungsmodule genannt, Kernkomponenten mit technischen Schwellenwerten in der Ladesäulenindustrie und machen etwa 50 % der Gesamtkosten von Ladesäulen aus. Derzeit besteht bei den Verbrauchern das größte Interesse am Gleichstrom-Schnelllademodus, allerdings erfordern die Ladesäulen im Gleichstrom-Schnelllademodus eine sehr große Ladeleistung und einen sehr hohen Ladewirkungsgrad, die durch Hochspannung realisiert werden müssen.

Das Lademodul ist die Kernkomponente der DC-Ladesäule. Ein Ladestapel entsteht üblicherweise durch Parallelschaltung mehrerer Lademodule. Beispielsweise kann ein 120-kW-Ladestapel aus acht 15-kW-Lademodulen oder vier 30-kW-Lademodulen bestehen. Je größer die Ausgangsleistung eines einzelnen Lademoduls ist, desto höher ist die Leistungsdichte, wodurch der Platz im Stapel effektiv optimiert werden kann. Zu den Komponenten des Lademoduls gehören Halbleiter-Leistungsgeräte, integrierte Schaltkreise, magnetische Komponenten, Leiterplatten, Kondensatoren, Gehäuselüfter usw. Unter diesen machen die Kosten für Halbleiter-Leistungsgeräte etwa 30 % der Gesamtkosten des Lademoduls aus ist eine Schlüsselkomponente des Lademoduls und eines elektronischen Geräts. Der Kern der Stromumwandlung und Stromkreissteuerung in China.

Der Hauptteil, bei dem SiC derzeit in Ladesäulen eingesetzt wird, ist das Leistungsgerät im Lademodul, insbesondere der AC/DC-Wandler und der DC-DC-Wandler. Laut Wolfspeed-Daten benötigt ein 25-kW-Ladestapelmodul etwa 16–20 1200-V-Siliziumkarbid-MOSFET-Einzelröhren. Die gängigen 15-kW-Ladesäulenmodule auf dem Markt verwenden im Allgemeinen 4 oder 8 Siliziumkarbid-MOSFETs, und die genaue Anzahl hängt vom Durchlasswiderstandswert und dem Ausgangsstrom des ausgewählten Geräts ab. Ein dringendes Problem, das in der Branche der neuen Energiefahrzeuge gelöst werden muss, ist die „Kilometerangst“. Um die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen, muss die Ausgangsleistung der Ladesäule erhöht und die Ladespannung bzw. der Ladestrom erhöht werden. Laut Wolfspeed-Daten haben die aktuellen kommerziellen Schnellladesäulen in meinem Land eine Leistung von 100–150 kW, und es dauert 40–27 Minuten, bis ein Elektrofahrzeug eine 400 km lange Strecke auflädt. Wenn die Ladesäule über ein 350-kW-Hochleistungs-Schnellladesystem verfügt, kann die Ladezeit für eine 400-km-Kilometerstrecke erheblich auf 12 bis 15 Minuten verkürzt werden. Eine Erhöhung der Ladeleistung kann durch Erhöhung des Stroms oder der Spannung erreicht werden. Wenn jedoch die Ladeleistung durch Erhöhung des Stroms erhöht wird, treten viele Probleme auf. Daher ist die Erhöhung der Spannung zur Erzielung einer Hochleistungs-Schnellladung die branchenweit am häufigsten gewählte Option.

Um die Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen zu erhöhen und die Angst vor der Kilometerleistung zu lindern, setzen immer mehr OEMs auf 800-V-Hochspannungsplattformen. Das 800-V-Hochspannungssystem bezieht sich normalerweise auf das System, dessen Spannungsbereich des elektrischen Hochspannungssystems des gesamten Fahrzeugs 550–930 V erreicht, zusammenfassend als 800-V-System bezeichnet. Porsche Taycan ist das weltweit erste in Serie gefertigte 800-V-Hochvolt-Plattformmodell und hat die maximale Ladeleistung auf 350 kW erhöht. Darüber hinaus nutzen der Audi e-tronGT, der Hyundai Ioniq5 und der Kia EV6 alle die 800-V-Hochspannungsplattform. Gleichzeitig bewegen sich auch inländische Automobilhersteller auf die 800-V-Hochspannungsplattform. Im Jahr 2021 werden BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng usw. sukzessive Modelle auf den Markt bringen, die mit 800-V-Plattformen ausgestattet sind.

Bei Gleichstrom-Schnellladesäulen wird die Erhöhung der Ladespannung auf 800 V die Nachfrage nach SiC-Stromversorgungsgeräten in Ladesäulen erheblich erhöhen. Der Grund dafür ist, dass durch den Einsatz von SiC-Modulen die Leistung des Lademoduls auf über 60 kW gesteigert werden kann, während die Konstruktion von MOSFET/IGBT-Einzelröhren immer noch auf dem Niveau von 15–30 kW liegt. Gleichzeitig können SiC-Leistungsgeräte im Vergleich zu siliziumbasierten Leistungsgeräten die Anzahl der Module erheblich reduzieren. Daher bietet der geringe Größenvorteil von SiC einzigartige Vorteile in den Anwendungsszenarien städtischer Hochleistungsladestationen und Ladesäulen. Mit der steigenden Nachfrage nach Super- und Schnellladung werden zunehmend Voll-SiC-Module in Ladesäulen eingesetzt. Den offiziellen Website-Parametern verschiedener Unternehmen zufolge verwenden die meisten Hochleistungsladesäulen mit 800-V-Architektur vollständige SiC-Module. Derzeit ist die Penetrationsrate von SiC in Ladesäulen nicht hoch. Am Beispiel von DC-Ladesäulen erreichte CASA-Berechnungen zufolge die durchschnittliche Durchdringungsrate von SiC-Stromversorgungsgeräten in Ladesäulen für Elektrofahrzeuge im Jahr 2018 nur 10 %. Mit dem Aufkommen der 800-V-Spannungsära wird die Durchdringungsrate von SiC jedoch steigen steigen weiter. Die China Charging Alliance prognostiziert, dass die Durchdringungsrate von SiC in Chinas Ladesäulenindustrie bis 2025 35 % erreichen wird.