Cọc sạc cao áp giải quyết được vấn đề tốc độ sạc + lo lắng về quãng đường đi được. Ước tính nhu cầu về SiC vào năm 2025 sẽ vào khoảng 330.000 chiếc

Các phương pháp sạc của cọc sạc chủ yếu được chia thành sạc AC và sạc DC. (1) Bản chất của cọc sạc AC là ổ cắm có điều khiển, chủ yếu bao gồm ampe kế AC, bảng điều khiển, màn hình hiển thị, núm dừng khẩn cấp, công tắc tơ AC, cáp sạc và các cấu trúc khác. Chỉnh lưu máy biến áp hầu như không liên quan đến các thiết bị điện. (2) Cấu trúc của cọc sạc DC phức tạp hơn, bao gồm mô-đun sạc, bộ điều khiển chính, mô-đun phát hiện cách điện, mô-đun giao tiếp, rơle chính và các bộ phận khác. Trong số đó, module sạc hay còn gọi là module nguồn là thành phần cốt lõi có ngưỡng kỹ thuật trong ngành cọc sạc, chiếm khoảng 50% tổng chi phí cho cọc sạc. Hiện nay, người tiêu dùng quan tâm nhất đến chế độ sạc nhanh DC, nhưng các cọc sạc ở chế độ sạc nhanh DC yêu cầu công suất sạc rất lớn và hiệu suất sạc rất cao, điều này cần được thực hiện thông qua điện áp cao.

Mô-đun sạc là thành phần cốt lõi của cọc sạc DC. Một đống sạc thường được hình thành bằng cách kết nối song song nhiều mô-đun sạc. Ví dụ: một cọc sạc 120kW có thể bao gồm tám mô-đun sạc 15kW hoặc bốn mô-đun sạc 30kW. Công suất đầu ra của một mô-đun sạc càng lớn thì mật độ năng lượng càng cao, có thể tối ưu hóa không gian trong đống một cách hiệu quả. Các thành phần của mô-đun sạc bao gồm các thiết bị nguồn bán dẫn, mạch tích hợp, linh kiện từ tính, PCB, tụ điện, quạt khung, v.v. Trong số đó, chi phí của các thiết bị nguồn bán dẫn chiếm khoảng 30% tổng giá thành của mô-đun sạc, trong đó là thành phần chính của mô-đun sạc và một thiết bị điện tử. Cốt lõi của việc chuyển đổi năng lượng và điều khiển mạch ở Trung Quốc.

Phần chính hiện nay SiC được ứng dụng vào các cọc sạc là thiết bị cấp nguồn trong module sạc, đặc biệt là bộ chuyển đổi AC/DC và bộ chuyển đổi DC-DC. Theo dữ liệu của Wolfspeed, một mô-đun cọc sạc 25kW cần khoảng 16-20 ống đơn MOSFET silicon cacbua 1200V. Các mô-đun cọc sạc 15kW phổ biến trên thị trường thường sử dụng 4 hoặc 8 MOSFET cacbua silic và con số cụ thể phụ thuộc vào giá trị điện trở và dòng điện đầu ra của thiết bị được chọn. Một vấn đề cấp bách cần giải quyết trong ngành công nghiệp xe sử dụng năng lượng mới là “nỗi lo về quãng đường đi được”. Để tăng tốc độ sạc, cần tăng công suất đầu ra của cọc sạc và tăng điện áp hoặc dòng điện sạc. Theo dữ liệu của Wolfspeed, các cột sạc nhanh thương mại phổ biến hiện nay ở nước tôi có công suất 100-150KW và một chiếc xe điện phải mất 40-27 phút để sạc được quãng đường 400KM. Nếu cột sạc sử dụng hệ thống sạc nhanh công suất cao 350KW thì thời gian sạc cần thiết cho quãng đường 400KM có thể rút ngắn đáng kể xuống còn 12-15 phút. Việc tăng công suất sạc có thể đạt được bằng cách tăng dòng điện hoặc điện áp. Tuy nhiên, nếu tăng công suất sạc bằng cách tăng dòng điện thì sẽ gây ra nhiều vấn đề. Do đó, việc tăng điện áp để đạt được khả năng sạc nhanh công suất cao đã trở thành lựa chọn được nhiều người lựa chọn nhất trong ngành.

Để tăng tốc độ sạc của xe điện và giảm bớt nỗi lo về quãng đường đi được, ngày càng có nhiều OEM triển khai nền tảng điện áp cao 800V. Hệ thống điện cao thế 800V thường dùng để chỉ hệ thống có dải điện áp của hệ thống điện cao áp toàn ô tô đạt 550-930V, gọi chung là hệ thống 800V. Porsche Taycan là mẫu xe nền tảng điện áp cao 800V được sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới và được nâng công suất sạc tối đa lên 350KW. Ngoài ra, Audi e-tronGT, Hyundai Ioniq5 và Kia EV6 đều sử dụng nền tảng điện áp cao 800V. Đồng thời, các hãng ô tô trong nước cũng đang hướng tới nền tảng điện áp cao 800V. Vào năm 2021, BYD, Geely, Jihu, GAC, Xiaopeng, v.v. sẽ lần lượt tung ra các mẫu xe trang bị nền tảng 800V.

Đối với các cọc sạc nhanh DC, việc nâng cấp điện áp sạc lên 800V sẽ làm tăng đáng kể nhu cầu về các thiết bị nguồn SiC trong cọc sạc. Nguyên nhân là do việc sử dụng module SiC có thể tăng công suất của module sạc lên hơn 60KW, trong khi thiết kế ống đơn MOSFET/IGBT vẫn ở mức 15-30kW. Đồng thời, so với các thiết bị nguồn dựa trên silicon, thiết bị nguồn SiC có thể giảm đáng kể số lượng mô-đun. Do đó, lợi thế kích thước nhỏ của SiC có những lợi thế riêng trong các tình huống ứng dụng của trạm sạc và cọc sạc công suất cao ở đô thị. Với nhu cầu tăng áp và sạc nhanh ngày càng tăng, các mô-đun SiC đầy đủ đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong các cọc sạc. Theo thông số trang web chính thức của nhiều công ty, hầu hết các cọc sạc hiệu suất cao có kiến ​​trúc 800V đều sử dụng mô-đun SiC đầy đủ. Hiện nay, tỷ lệ thâm nhập của SiC vào cọc sạc không cao. Lấy cọc sạc DC làm ví dụ, theo tính toán của CASA, tỷ lệ thâm nhập trung bình của thiết bị nguồn SiC trong cột sạc xe điện chỉ đạt 10% vào năm 2018. Tuy nhiên, với sự ra đời của kỷ nguyên điện áp 800V, tỷ lệ thâm nhập của SiC sẽ tiếp tục tăng lên. Liên minh Sạc Trung Quốc dự đoán đến năm 2025, tỷ lệ thâm nhập của SiC trong ngành cọc sạc của Trung Quốc sẽ đạt 35%.