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根据中汽协数据显示,年全年国内新能源汽车呈现持续快速增长,产销达到.8万/.7万量,同比增长96.9%/93.4%,市场占有率达到25.6%。
中汽协预计年我国新能源汽车销量将达万辆,同比增长35%。
充电桩是新能源车领域的基础设施。
发改W披露,截至年底,全国充电设施规模达到.7万台,换电站座,服务近万辆新能源汽车,国家和地方已积极出台一系列产业鼓励政策,将切实推动充电桩的高效建设和合理布局。
据发改W《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》,到“十四五”末,我国电动汽车充电保障能力将进一步提升,形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系,能够满足超过万辆电动汽车充电需求。
新能源车销量持续增长,充电桩面临较大缺口以及充电速度的改善。
大功率快充未来已来
目前国内常见的普通快充设备充电时间仍需要40min左右,而慢充则需要8h左右,新
能源车厂商纷纷布局充电更快的大功率充电方案。
年9月,比亚迪发布e平台3.0,有V闪充功能,实现充电5分钟续航公里;
年11月,小鹏汽车在广州车展展示的G9车型成为国内首款基于V高压SiC平台的量产车,充电5分钟最高可补充续航公里;
理想汽车将同步研发Whale以及Shark平台V高压架构车型,并配备kW大功率充电桩,计划于年以后每年至少推出两款高压纯电动汽车,实现充电10分钟续航公里。
高压平台快充方案对于充电桩所采用的功率器件的耐压性、转换效率、导通损耗等性能要求更高。
充电模块
充电模块是充电桩的核心部件,技术迭代进入快车道。
充电包括直流充电和交流充电。
交流充电桩:本质是一个带控制的插座,主要包含交流电表、控制主板、显示屏、急停旋钮、交流接触器、充电枪线等结构,结构较为简单,需要车载充电机自己进行变压整流,几乎不涉及功率器件。
直流充电桩:其结构更为复杂,包括充电模块、主控制器、绝缘检测模块、通信模块、主继电器等部分,其中充电模块又称功率模块,是充电桩行业具有技术门槛的核心部件,约占据充电桩总成本的50%;
核心功能是将电网中的交流电转化为可直接向电池充电的直流电,组成部分包括半导体功率器件、集成电路、磁性元件、PCB、电容、机箱风扇等,半导体功率器件成本占充电模块总成本的30%,是充电模块的关键组成部分。
功率器件
充电模块作为充电桩的核心部件,其核心功能的实现主要依托于功率半导体器件发挥整流、稳压、开关、变频等作用,随着用户更加追求充电系统的小型化、高效化,功率器件作为充电桩的核心器件,也面临着不断优化和升级。
目前国内充电桩所采用的功率器件主要是硅基MOSFETT(金属氧化物半导体场效应管)和IGBT。
IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,是电力电子领域较为理想的开关器件。
不过又出现新的技术碳化硅器件,相比IGBT,碳化硅器件不需要进行电导率调制即能够实现高耐压、低阻抗,开关速度更快。
据半导体投资联盟,与传统硅器件相比,碳化硅模块可以帮助充电桩提升近30%的输出功率、减少50%左右的损耗,并增强充电桩的稳定性。
英飞凌、安森美、罗姆、三安光电、华润微、泰科天润等功率半导体龙头厂商均已推出可用于充电桩领域的碳化硅芯片或器件。
现阶段碳化硅模块在充电桩市场当中渗透率较低。
相比纯碳化硅方案,目前硅基IGBT+碳化硅SBD混合方案应用更为广泛。
未来随着全球碳化硅衬底产能的逐步释放、工艺控制改善下良率的不断提升以及技术方案的不断成熟,碳化硅器件的价格有望呈现下降趋势,其充电桩市场的应用有望得到进一步推广。
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