碳化硅解決方案滿足快速充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計要求

在世界各地，人們都意識到，如果車主要自信地轉(zhuǎn)向電動汽車，他們需要能夠在全國任何地方輕松快速地為車輛充電。他們希望開始與傳統(tǒng)可燃發(fā)動機相同的長途公路旅行。隨著制造商努力滿足人們對時尚、安靜和環(huán)保電動汽車的期望，對這種基礎(chǔ)設(shè)施的需求比以往任何時候都更加緊迫，而世界各地的政府政策也提供了許多激勵措施。

但即使在電動汽車友好地區(qū)，建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施仍然存在挑戰(zhàn)。除了駕駛員的期望外，它還必須預(yù)測不斷變化的需求，并考慮對電網(wǎng)的影響。

Wolfspeed 將基于碳化硅 （SiC） 的解決方案視為滿足所有利益相關(guān)者設(shè)計需求和滿足全球?qū)焖匐妱悠嚦潆娀A(chǔ)設(shè)施需求的快速需求的最佳選擇。

汽車制造商和環(huán)境政策加速了電動汽車快速充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求

全球?qū)焖俪潆娀A(chǔ)設(shè)施的需求是全球性的，因為所有主要汽車制造商都在提高電動汽車產(chǎn)量，各級政府創(chuàng)造了一個鼓勵采用的監(jiān)管環(huán)境。

包括特斯拉、保時捷、戴姆勒、福特、寶馬和許多其他公司在內(nèi)的全球原始設(shè)備制造商已宣布投資超過 300 億美元的電動汽車。通過營銷和廣告，他們描繪了一幅電動汽車成為主要交通方式的未來圖景。與此同時，包括美國、加拿大、中國和許多歐洲國家在內(nèi)的全球許多政府都實施了有利于環(huán)保交通的政策，這需要快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的支持。例如，歐盟的二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)將在未來幾年極大地改變歐洲汽車市場，預(yù)計到2年，超過三分之一的汽車將是混合動力/電動汽車。

由于對更清潔空氣的渴望推動了對電動汽車的需求，感興趣的購車者必須保證他們可以像找到汽油一樣輕松地快速為電動汽車供電——即使是在長途旅行中。當(dāng)談到范圍焦慮時，看看加拿大，它的主要中心之間存在巨大差距。全國零售商加拿大輪胎最近擴大了其在該國中部和西部地區(qū)的快速充電站數(shù)量，部分原因是聯(lián)邦政府的支持，而Electrify America的姊妹公司Electrify Canada于2019年20月推出了其全國電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)，在加拿大輪胎地點安裝了<>多個。

與加拿大一樣，美國在需要快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的主要旅游目的地之間存在巨大差距。為了幫助解決里程焦慮，Electrify America 和美國銀行 （BOA） 最近宣布建立合作伙伴關(guān)系，將大約 40 個電動汽車充電站地點，總共 140 個電動汽車充電器帶到八個州的 BOA 地點。

與此同時，相對而言，歐洲國家城鎮(zhèn)之間的距離可能要短得多，但正在推動建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施以支持電動汽車。德國美因河畔呂塞爾斯海姆市正在轉(zhuǎn)變?yōu)椤半娏Τ鞘小保糠衷蚴前惭b了1，300個充電點，使其成為歐盟密度最高的城市，每72名居民中有一個充電點。西班牙、法國和英國在技術(shù)和充電基礎(chǔ)設(shè)施部署方面的投資也在增加。

最后，中國可以被認(rèn)為是通過支持公司和激勵消費者來推動對電動汽車快速充電基礎(chǔ)設(shè)施需求的領(lǐng)導(dǎo)者。例如，2019年，一家國有基金向中國汽車制造商蔚來汽車投資了1億美元，而電動汽車制造商比亞迪則將深圳轉(zhuǎn)變?yōu)閮H依賴電動公交車的城市。在許多方面，中國努力讓更多的電動汽車走上道路，以減少溫室氣體排放并成為市場的領(lǐng)導(dǎo)者，這迫使世界其他地區(qū)更加環(huán)保，進一步加速了對更好充電能力的需求。

從長遠(yuǎn)來看，任何和所有基礎(chǔ)設(shè)施都必須快速充電，盡管全球正在取得的所有進展，如果要在城市之間和國家之間建立真正的快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施，則必須克服許多挑戰(zhàn)。

快速充電設(shè)計必須滿足多個利益相關(guān)者和技術(shù)要求

在未使用的地方建立快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施是一回事，無論是在城市的中心還是沿著高速公路作為傳統(tǒng)加油站鏈的一部分，但如果您要反映傳統(tǒng)汽油燃料汽車的便利性和可靠性，對快速電動汽車充電站本身有很多要求， 以及需要考慮的幾個關(guān)鍵利益相關(guān)者的需求和期望。

受影響的不僅僅是電動汽車車主。例如，可能希望建立電動汽車動力車隊的企業(yè)，希望容納快速充電器的公寓塔樓，以及必須權(quán)衡充電基礎(chǔ)設(shè)施對電網(wǎng)影響的市政當(dāng)局。大多數(shù)公用事業(yè)都是幾十年前的老化設(shè)備和隨著城市向外發(fā)展而添加的更新系統(tǒng)的混合體。展望未來，很明顯，所有類型的公用事業(yè)都將面臨巨大的壓力，以滿足新的快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施日益增長的需求，以實現(xiàn)高效率。

與此同時，司機們將期望無論走到哪里都能獲得相同的充電體驗，因此快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施將不得不像在州際公路上的加油站或全新的公寓大樓中一樣干凈利落地整合到擁有數(shù)百年歷史的歷史街區(qū)中。擁有電動汽車動力車隊的企業(yè)也將有高標(biāo)準(zhǔn)，這樣他們就可以確信他們的車輛可以繼續(xù)運行并滿足自己的客戶期望。

對快速充電器本身的要求很多，并且因客戶而異，盡管他們的期望確實重疊。市政當(dāng)局和企業(yè)都期望設(shè)計堅固、互聯(lián)和靈活——理想情況下是通用的——足夠堅固，適用于骯臟和潮濕的環(huán)境，并為來自世界各地的任何天氣條件做好準(zhǔn)備。企業(yè)還要求充電器體積小、效率高且價格合理，車主也是如此，其關(guān)鍵設(shè)計要求是輕便、可靠且易于安裝。

最后，里程焦慮并不是唯一的長期擔(dān)憂。任何快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施都必須預(yù)測未來需求和客戶體驗期望，包括雙向能力和電子商務(wù)能力。在快速電動汽車充電生態(tài)系統(tǒng)中，沒有利益相關(guān)者愿意將時間、精力和金錢投入到必須在幾年內(nèi)更換的基礎(chǔ)設(shè)施中。基于新型高效碳化硅功率器件的快速充電器解決方案從設(shè)計角度滿足所有需求，同時支持彈性基礎(chǔ)設(shè)施固有的使用壽命和靈活性，必須滿足各種客戶和需求。

基于碳化硅的解決方案滿足未來的充電需求

全球?qū)﹄妱悠嚳焖俪潆娀A(chǔ)設(shè)施的需求意味著我們需要高功率和更快的充電器，而且它們必須豐富且具有成本效益。最終，這必須反映在硬件中，SiC MOSFET和二極管必須滿足車主、企業(yè)和市政當(dāng)局的所有重疊設(shè)計目標(biāo)。

碳化硅是當(dāng)今硅半導(dǎo)體的替代基礎(chǔ)材料。碳化硅材料特性可實現(xiàn)更小、更快的開關(guān)、更節(jié)能的功率半導(dǎo)體器件。反過來，基于SiC的電源轉(zhuǎn)換解決方案可以使其更節(jié)能，更小，更輕，運行更涼爽，更堅固可靠，因此比任何其他充電選項成本更低，更環(huán)保。它們最大限度地減少了充電站的尺寸和重量，同時保持了 30 分鐘或更短的充電時間，這使得它們更容易集成到各種環(huán)境中，同時最接近模擬駕駛員在油箱中加油的相同體驗，無論是在家鄉(xiāng)還是在公路旅行中。最關(guān)鍵的是，基于 SiC 的解決方案在構(gòu)建、安裝、維護和使用方面具有成本效益。

它們還提高了效率，減輕了電網(wǎng)的壓力，損失降低了30%，這對于市政當(dāng)局和車隊所有者來說都很重要，因為他們注意到建設(shè)充電站網(wǎng)絡(luò)所帶來的公用事業(yè)費用。碳化硅的一個顯著優(yōu)勢是電動汽車充電系統(tǒng)的效率提高了 2%，這意味著為電池充電提供了超過 3 kW 的功率，否則充電器本身將在 160 kW 充電器上消耗這些電池，功率密度增加 >50%?？傮w而言，系統(tǒng)成本較低，需要更少的整體冷卻，以及更小、更便宜的機械外殼，組件少了 30%。

最重要的是，基于 SiC 的解決方案已經(jīng)為未來的快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施做好了準(zhǔn)備。它們不僅能夠以具有成本效益的方式提供大量電力，而且可以輕松經(jīng)濟地支持雙向性，從而實現(xiàn)智能電網(wǎng)應(yīng)用（如果不是今天，那么明天），以及零售商的電子商務(wù)功能，這些零售商希望輕松將電力成本轉(zhuǎn)嫁給正在充電的司機。

任何快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施都必須面向未來

如今，駕駛員、企業(yè)和市政當(dāng)局可以從基于碳化硅的解決方案中受益，但如果雙向性能夠持續(xù)下去——而且很可能會——那么未來將需要它們。

基于 SiC 的解決方案具有靈活性和適應(yīng)性，有助于滿足當(dāng)今對快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施日益增長的需求，無論它是否是雙向充電站。無論如何，它們在任何情況下都是最佳選擇：以最小的外形尺寸和最低的成本快速提供最大的功率，使充電足夠通用，從而克服可能減緩電動汽車采用的任何里程焦慮。

審核編輯：郭婷