碳化硅解决方案满足快速充电基础设施设计要求

全球对电动汽车（EV）的兴趣正在上升，但将这种兴趣转化为购买的一个关键转折点是拥有可以减少里程焦虑的快速电动汽车充电基础设施。

在世界各地，人们都意识到，如果车主要自信地转向电动汽车，他们需要能够在全国任何地方轻松快速地为车辆充电。他们希望开始与传统可燃发动机相同的长途公路旅行。随着制造商努力满足人们对时尚、安静和环保电动汽车的期望，对这种基础设施的需求比以往任何时候都更加紧迫，而世界各地的政府政策也提供了许多激励措施。

但即使在电动汽车友好地区，建设充电基础设施仍然存在挑战。除了驾驶员的期望外，它还必须预测不断变化的需求，并考虑对电网的影响。

Wolfspeed 将基于碳化硅 （SiC） 的解决方案视为满足所有利益相关者设计需求和满足全球对快速电动汽车充电基础设施需求的快速需求的最佳选择。

汽车制造商和环境政策加速了电动汽车快速充电基础设施的需求

全球对快速充电基础设施的需求是全球性的，因为所有主要汽车制造商都在提高电动汽车产量，各级政府创造了一个鼓励采用的监管环境。

包括特斯拉、保时捷、戴姆勒、福特、宝马和许多其他公司在内的全球原始设备制造商已宣布投资超过 300 亿美元的电动汽车。通过营销和广告，他们描绘了一幅电动汽车成为主要交通方式的未来图景。与此同时，包括美国、加拿大、中国和许多欧洲国家在内的全球许多政府都实施了有利于环保交通的政策，这需要快速电动汽车充电基础设施的支持。例如，欧盟的二氧化碳标准将在未来几年极大地改变欧洲汽车市场，预计到2年，超过三分之一的汽车将是混合动力/电动汽车。

由于对更清洁空气的渴望推动了对电动汽车的需求，感兴趣的购车者必须保证他们可以像找到汽油一样轻松地快速为电动汽车供电——即使是在长途旅行中。当谈到范围焦虑时，看看加拿大，它的主要中心之间存在巨大差距。全国零售商加拿大轮胎最近扩大了其在该国中部和西部地区的快速充电站数量，部分原因是联邦政府的支持，而Electrify America的姊妹公司Electrify Canada于2019年20月推出了其全国电动汽车充电网络，在加拿大轮胎地点安装了<>多个。

与加拿大一样，美国在需要快速电动汽车充电基础设施的主要旅游目的地之间存在巨大差距。为了帮助解决里程焦虑，Electrify America 和美国银行 （BOA） 最近宣布建立合作伙伴关系，将大约 40 个电动汽车充电站地点，总共 140 个电动汽车充电器带到八个州的 BOA 地点。

与此同时，相对而言，欧洲国家城镇之间的距离可能要短得多，但正在推动建设基础设施以支持电动汽车。德国美因河畔吕塞尔斯海姆市正在转变为“电力城市”，部分原因是安装了1，300个充电点，使其成为欧盟密度最高的城市，每72名居民中有一个充电点。西班牙、法国和英国在技术和充电基础设施部署方面的投资也在增加。

最后，中国可以被认为是通过支持公司和激励消费者来推动对电动汽车快速充电基础设施需求的领导者。例如，2019年，一家国有基金向中国汽车制造商蔚来汽车投资了1亿美元，而电动汽车制造商比亚迪则将深圳转变为仅依赖电动公交车的城市。在许多方面，中国努力让更多的电动汽车走上道路，以减少温室气体排放并成为市场的领导者，这迫使世界其他地区更加环保，进一步加速了对更好充电能力的需求。

从长远来看，任何和所有基础设施都必须快速充电，尽管全球正在取得的所有进展，如果要在城市之间和国家之间建立真正的快速电动汽车充电基础设施，则必须克服许多挑战。

快速充电设计必须满足多个利益相关者和技术要求

在未使用的地方建立快速电动汽车充电基础设施是一回事，无论是在城市的中心还是沿着高速公路作为传统加油站链的一部分，但如果您要反映传统汽油燃料汽车的便利性和可靠性，对快速电动汽车充电站本身有很多要求， 以及需要考虑的几个关键利益相关者的需求和期望。

受影响的不仅仅是电动汽车车主。例如，可能希望建立电动汽车动力车队的企业，希望容纳快速充电器的公寓塔楼，以及必须权衡充电基础设施对电网影响的市政当局。大多数公用事业都是几十年前的老化设备和随着城市向外发展而添加的更新系统的混合体。展望未来，很明显，所有类型的公用事业都将面临巨大的压力，以满足新的快速电动汽车充电基础设施日益增长的需求，以实现高效率。

与此同时，司机们将期望无论走到哪里都能获得相同的充电体验，因此快速电动汽车充电基础设施将不得不像在州际公路上的加油站或全新的公寓大楼中一样干净利落地整合到拥有数百年历史的历史街区中。拥有电动汽车动力车队的企业也将有高标准，这样他们就可以确信他们的车辆可以继续运行并满足自己的客户期望。

对快速充电器本身的要求很多，并且因客户而异，尽管他们的期望确实重叠。市政当局和企业都期望设计坚固、互联和灵活——理想情况下是通用的——足够坚固，适用于肮脏和潮湿的环境，并为来自世界各地的任何天气条件做好准备。企业还要求充电器体积小、效率高且价格合理，车主也是如此，其关键设计要求是轻便、可靠且易于安装。

最后，里程焦虑并不是唯一的长期担忧。任何快速电动汽车充电基础设施都必须预测未来需求和客户体验期望，包括双向能力和电子商务能力。在快速电动汽车充电生态系统中，没有利益相关者愿意将时间、精力和金钱投入到必须在几年内更换的基础设施中。基于新型高效碳化硅功率器件的快速充电器解决方案从设计角度满足所有需求，同时支持弹性基础设施固有的使用寿命和灵活性，必须满足各种客户和需求。

基于碳化硅的解决方案满足未来的充电需求

全球对电动汽车快速充电基础设施的需求意味着我们需要高功率和更快的充电器，而且它们必须丰富且具有成本效益。最终，这必须反映在硬件中，SiC MOSFET和二极管必须满足车主、企业和市政当局的所有重叠设计目标。

碳化硅是当今硅半导体的替代基础材料。碳化硅材料特性可实现更小、更快的开关、更节能的功率半导体器件。反过来，基于SiC的电源转换解决方案可以使其更节能，更小，更轻，运行更凉爽，更坚固可靠，因此比任何其他充电选项成本更低，更环保。它们最大限度地减少了充电站的尺寸和重量，同时保持了 30 分钟或更短的充电时间，这使得它们更容易集成到各种环境中，同时最接近模拟驾驶员在油箱中加油的相同体验，无论是在家乡还是在公路旅行中。最关键的是，基于 SiC 的解决方案在构建、安装、维护和使用方面具有成本效益。

它们还提高了效率，减轻了电网的压力，损失降低了30%，这对于市政当局和车队所有者来说都很重要，因为他们注意到建设充电站网络所带来的公用事业费用。碳化硅的一个显着优势是电动汽车充电系统的效率提高了 2%，这意味着为电池充电提供了超过 3 kW 的功率，否则充电器本身将在 160 kW 充电器上消耗这些电池，功率密度增加 >50%。总体而言，系统成本较低，需要更少的整体冷却，以及更小、更便宜的机械外壳，组件少了 30%。

最重要的是，基于 SiC 的解决方案已经为未来的快速电动汽车充电基础设施做好了准备。它们不仅能够以具有成本效益的方式提供大量电力，而且可以轻松经济地支持双向性，从而实现智能电网应用（如果不是今天，那么明天），以及零售商的电子商务功能，这些零售商希望轻松将电力成本转嫁给正在充电的司机。

任何快速电动汽车充电基础设施都必须面向未来

如今，驾驶员、企业和市政当局可以从基于碳化硅的解决方案中受益，但如果双向性能够持续下去——而且很可能会——那么未来将需要它们。

基于 SiC 的解决方案具有灵活性和适应性，有助于满足当今对快速电动汽车充电基础设施日益增长的需求，无论它是否是双向充电站。无论如何，它们在任何情况下都是最佳选择：以最小的外形尺寸和最低的成本快速提供最大的功率，使充电足够通用，从而克服可能减缓电动汽车采用的任何里程焦虑。

审核编辑：郭婷