導(dǎo)讀

隨著我國新能源汽車市場的不斷擴大，充電樁市場發(fā)展前景廣闊。SiC材料的功率器件可以實現(xiàn)比Si基功率器件更高的開關(guān)頻繁，可以提供高功率密度、超小的體積，因此SiC功率器件在充電樁電源模塊中的滲透率不斷增大。

充電樁市場發(fā)展廣闊

我國充電市場先期以商用車為主，集中式充電站建設(shè)占主導(dǎo)；伴隨著乘用車銷售放量，分散式充電樁快速增加。2015-2020年國家規(guī)劃新增充電站1.2萬個、新增充電樁480萬個，2020年規(guī)劃車樁比約為1:1。根據(jù)《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）》，到2020年全國電動汽車保有量將超過500萬輛，根據(jù)各應(yīng)用領(lǐng)域電動汽車對充電基礎(chǔ)設(shè)施的配置要求，2020年全國規(guī)劃車樁比基本為1：1。當前我國公共充電樁保有量居全球第一，乘用車放量驅(qū)動私人充電樁占比提升，但整體建設(shè)進度仍落后于規(guī)劃水平。截至2018年9月底，我國新能源汽車保有量達221萬輛，充電樁總量為68.6萬個，車樁比約為3.31：1，仍顯著落后于規(guī)劃水平。

我國新能源汽車保有量及車樁比

充電樁設(shè)備制造市場競爭激烈

充電樁設(shè)備制造市場較為分散，規(guī)模大小不一，主流品牌多由電力設(shè)備制造企業(yè)拓展產(chǎn)品線而來。我國充電樁設(shè)備制造商包含品牌商和代工商。其中充電樁品牌商眾多，主流設(shè)備制造商的產(chǎn)業(yè)背景主要是電力電源設(shè)備制造、電力供應(yīng)、電子類產(chǎn)品企業(yè)，這部分企業(yè)大多人才、技術(shù)基礎(chǔ)比較雄厚，研發(fā)、制造、服務(wù)體系比較完善。另外，特銳德、萬幫充電、科陸電子、萬馬新能源和比亞迪等公司也同時經(jīng)營充電樁設(shè)備制造業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)線覆蓋“設(shè)備生產(chǎn)-建設(shè)-運營”多個環(huán)節(jié)。

充電模塊價格大幅下行

充電模塊系充電樁重要組成部件，其成本占設(shè)備總成本的50%，是核心部件。充電樁模塊可將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為可充電的直流電，它的工作原理是當三相交流電經(jīng)由整流濾波后，變成直流輸入電壓供給IGBT橋?？刂破魍ㄟ^驅(qū)動電路作用于IGBT，使直流電壓又轉(zhuǎn)換為交流電壓。接著，交流電壓經(jīng)高頻變壓器的變壓隔離，再次經(jīng)整流濾波得到直流脈沖，進而對電池組充電。充電模塊不僅能夠提供能源電力，還可以對電路進行控制、轉(zhuǎn)換，保證供電電路的穩(wěn)定性。

國內(nèi)充電模塊市場參與者眾多，其中大型廠商多來自于艾默生-華為電氣團隊，包括通合科技、英可瑞等。國內(nèi)充電電源系統(tǒng)和成套設(shè)備廠商眾多，其中自主生產(chǎn)電動汽車充電電源模塊的廠商主要有通合科技、英可瑞、英飛源、凌康、華為、中興等公司。

目前通合科技生產(chǎn)的電源模塊主要客戶包括魯能智能、國電南瑞、國網(wǎng)普瑞特等知名電力設(shè)備廠商以及宇通客車、福田汽車等大型整車制造商；英可瑞主要客戶為華商三優(yōu)、和信瑞通和珠海泰坦科技股份有限公司等；中恒電氣也擁有大功率轉(zhuǎn)換模塊的核心技術(shù)，多服務(wù)于公司本身的充電樁設(shè)備制造。

充電樁模塊功率快速上升、價格大幅下降，中小型模塊生產(chǎn)商逐步邊緣化。隨著動力電池和整車的技術(shù)進步，新能源汽車續(xù)駛里程增長趨勢明顯，充電樁模塊的功率也隨之快速上升。因此充電模塊企業(yè)技術(shù)競爭更加激烈，近年充電模塊價格大幅下滑，由之前的0.4元/W下降至0.2元/W，很多中小型模塊生產(chǎn)商逐步邊緣化，處于觀望、甚至準備退出市場競爭的狀態(tài)。

SiC器件在充電樁設(shè)備中的應(yīng)用加速

以直流充電樁為例，據(jù)CASA測算，電動汽車充電樁中的SiC器件的平均滲透率達到10%，2018年整個直流充電樁SiC電力電子器件的市場規(guī)模約為1.3億，較2017年增加了一倍多。

由于SiC材料的晶體管可以實現(xiàn)比硅基功率器件更高的開關(guān)頻繁，因此可以提供高功率密度、超小的體積。體積要小同時還要能支持快速充電。幾臺車一起快速充電需要達到幾百KW的功率，一個電動汽車充電站更是要達到百萬W的功率，相當于一個小區(qū)用電的功率規(guī)模。傳統(tǒng)的硅基功率器件體積大，但SiC模塊則可以實現(xiàn)很小的體積滿足功率上的要求。

下圖為特銳德公司SiC器件簡化充電模塊的功率拓撲圖，可以看出，傳統(tǒng)的Si方案在器件使用數(shù)量上遠超于SiC方案。

SiC器件簡化充電模塊的功率拓撲圖

但使用SiC器件也有相應(yīng)的設(shè)計難點：1、寄生參數(shù)影響：SiC器件本身寄生參數(shù)較小，pCB、器件布局時寄生參數(shù)的作用明顯；2、SiC器件驅(qū)動設(shè)計：SiC器件在高頻工作時，驅(qū)動電路功耗、速度、保護設(shè)計的復(fù)雜性；3、高頻EMI問題：SiC器件高頻化引起嚴重的EMI問題，需要兼顧開關(guān)虛度與EMI指標的平衡；4、可靠性：SiC-MOSFET的柵氧層的長期應(yīng)用的可靠性問題。