เสาชาร์จไฟฟ้าแรงสูงแก้ปัญหาเรื่องความเร็วในการชาร์จ + ความกังวลเรื่องระยะทาง คาดว่าความต้องการ SiC ในปี 2568 จะอยู่ที่ประมาณ 330,000 ชิ้น

วิธีการชาร์จของกองชาร์จส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นการชาร์จแบบ AC และการชาร์จแบบ DC (1) สาระสำคัญของกองชาร์จ AC คือซ็อกเก็ตที่มีการควบคุม ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแอมป์มิเตอร์ AC, บอร์ดควบคุม, หน้าจอแสดงผล, ปุ่มหยุดฉุกเฉิน, คอนแทค AC, สายชาร์จและโครงสร้างอื่น ๆ การแก้ไขหม้อแปลงแทบจะไม่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ไฟฟ้า (2) โครงสร้างของเสาชาร์จ DC มีความซับซ้อนมากขึ้น รวมถึงโมดูลการชาร์จ ตัวควบคุมหลัก โมดูลตรวจจับฉนวน โมดูลการสื่อสาร รีเลย์หลัก และส่วนอื่น ๆ โมดูลการชาร์จหรือที่เรียกว่าโมดูลพลังงานเป็นส่วนประกอบหลักที่มีเกณฑ์ทางเทคนิคในอุตสาหกรรมเสาเข็มชาร์จ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 50% ของต้นทุนรวมของเสาเข็มชาร์จ ในปัจจุบัน ผู้บริโภคสนใจโหมดการชาร์จแบบเร็ว DC มากที่สุด แต่กองการชาร์จในโหมดการชาร์จแบบเร็วแบบ DC ต้องใช้กำลังไฟในการชาร์จที่สูงมากและประสิทธิภาพการชาร์จที่สูงมาก ซึ่งจะต้องรับรู้ผ่านไฟฟ้าแรงสูง

โมดูลการชาร์จเป็นองค์ประกอบหลักของกองชาร์จ DC กองชาร์จมักจะเกิดขึ้นจากการเชื่อมต่อโมดูลการชาร์จหลายตัวแบบขนาน ตัวอย่างเช่น เสาชาร์จขนาด 120kW สามารถประกอบด้วยโมดูลการชาร์จขนาด 15kW แปดโมดูล หรือโมดูลการชาร์จขนาด 30kW สี่โมดูล ยิ่งกำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของโมดูลชาร์จเพียงตัวเดียวยิ่งมากขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานก็จะยิ่งสูงขึ้น ซึ่งสามารถปรับพื้นที่ในกองให้เหมาะสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนประกอบของโมดูลการชาร์จประกอบด้วยอุปกรณ์จ่ายไฟเซมิคอนดักเตอร์ วงจรรวม ส่วนประกอบแม่เหล็ก PCB ตัวเก็บประจุ พัดลมแชสซี ฯลฯ ในจำนวนนี้ ต้นทุนของอุปกรณ์จ่ายไฟเซมิคอนดักเตอร์คิดเป็นประมาณ 30% ของต้นทุนรวมของโมดูลการชาร์จ ซึ่ง เป็นส่วนประกอบสำคัญของโมดูลการชาร์จและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แกนหลักของการแปลงพลังงานและการควบคุมวงจรในประเทศจีน

ส่วนหลักที่ใช้ SiC กับเสาชาร์จในปัจจุบันคืออุปกรณ์ไฟฟ้าในโมดูลการชาร์จ โดยเฉพาะตัวแปลง AC/DC และตัวแปลง DC-DC ตามข้อมูลของ Wolfspeed โมดูลเสาเข็มชาร์จขนาด 25kW ต้องการหลอดเดียว MOSFET ซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 16-20 1200V โมดูลเสาเข็มชาร์จขนาด 15kW กระแสหลักในตลาดโดยทั่วไปใช้ MOSFET ซิลิคอนคาร์ไบด์ 4 หรือ 8 ตัว และจำนวนเฉพาะจะขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานและกระแสเอาต์พุตของอุปกรณ์ที่เลือก ปัญหาเร่งด่วนที่ต้องแก้ไขในอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่คือ "ความกังวลเรื่องระยะทาง" ในการเพิ่มความเร็วในการชาร์จ จะต้องเพิ่มกำลังขับของกองชาร์จ และต้องเพิ่มแรงดันหรือกระแสไฟฟ้าในการชาร์จ จากข้อมูลของ Wolfspeed เสาชาร์จด่วนเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันในประเทศของฉันมีกำลัง 100-150KW และรถยนต์ไฟฟ้าจะใช้เวลา 40-27 นาทีในการชาร์จระยะทาง 400 กม. หากกองชาร์จใช้ระบบการชาร์จด่วนกำลังสูง 350KW เวลาในการชาร์จที่จำเป็นสำหรับระยะทาง 400 กม. จะลดลงอย่างมากเหลือ 12-15 นาที การเพิ่มกำลังการชาร์จสามารถทำได้โดยการเพิ่มกระแสหรือแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตามหากกำลังชาร์จเพิ่มขึ้นตามกระแสที่เพิ่มขึ้น ปัญหาต่างๆ ก็จะตามมามากมาย ดังนั้นการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ได้การชาร์จแบบเร็วกำลังสูงจึงกลายเป็นตัวเลือกมากที่สุดของอุตสาหกรรม

เพื่อที่จะเพิ่มความเร็วในการชาร์จของยานพาหนะไฟฟ้าและบรรเทาความกังวลเรื่องระยะทาง มีผู้ผลิต OEM จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ที่กำลังปรับใช้แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V ระบบไฟฟ้าแรงสูง 800V มักจะหมายถึงระบบที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าแรงสูงของยานพาหนะทั้งคันถึง 550-930V เรียกรวมกันว่าระบบ 800V Porsche Taycan คือรถยนต์รุ่นที่ใช้แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V ที่ผลิตจำนวนมากรุ่นแรกของโลก และเพิ่มกำลังการชาร์จสูงสุดเป็น 350 กิโลวัตต์ นอกจากนี้ Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 และ Kia EV6 ต่างก็ใช้แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V ในเวลาเดียวกัน บริษัทรถยนต์ในประเทศก็กำลังมุ่งสู่แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง 800V ในปี 2564 BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng และอื่นๆ จะเปิดตัวรถยนต์รุ่นต่างๆ ที่ใช้แพลตฟอร์ม 800V อย่างต่อเนื่อง

สำหรับแท่นชาร์จแบบเร็ว DC การอัพเกรดแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จเป็น 800V จะเพิ่มความต้องการอุปกรณ์จ่ายไฟ SiC ในแท่นชาร์จอย่างมาก เหตุผลก็คือการใช้โมดูล SiC สามารถเพิ่มกำลังของโมดูลการชาร์จได้มากกว่า 60KW ในขณะที่การออกแบบหลอดเดียว MOSFET/IGBT ยังคงอยู่ที่ระดับ 15-30kW ในเวลาเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์จ่ายไฟที่ใช้ซิลิคอน อุปกรณ์จ่ายไฟ SiC สามารถลดจำนวนโมดูลได้อย่างมาก ดังนั้นข้อได้เปรียบที่มีขนาดเล็กของ SiC จึงมีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครในสถานการณ์การใช้งานของสถานีชาร์จพลังงานสูงและกองชาร์จในเมือง ด้วยความต้องการการชาร์จแบบซูเปอร์ชาร์จและการชาร์จที่รวดเร็วที่เพิ่มขึ้น โมดูล SiC แบบเต็มจึงเริ่มมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการชาร์จกอง ตามพารามิเตอร์เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของบริษัทต่างๆ กองชาร์จประสิทธิภาพสูงส่วนใหญ่ที่มีสถาปัตยกรรม 800V ใช้โมดูล SiC เต็มรูปแบบ ปัจจุบันอัตราการเจาะของ SiC ในกองชาร์จยังไม่สูง ยกตัวอย่างกองชาร์จ DC ตามการคำนวณของ CASA อัตราการเจาะเฉลี่ยของอุปกรณ์จ่ายไฟ SiC ในกองชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าสูงถึง 10% ในปี 2018 เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ด้วยการมาถึงของยุคแรงดันไฟฟ้า 800V อัตราการเจาะของ SiC จะ เพิ่มขึ้นต่อไป China Charging Alliance คาดการณ์ว่าภายในปี 2568 อัตราการเจาะของ SiC ในอุตสาหกรรมกองชาร์จของจีนจะสูงถึง 35%