導讀

隨著我國新能源汽車市場的不斷擴大，充電樁市場發展前景廣闊。SiC材料的功率器件可以實現比Si基功率器件更高的開關頻繁，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，集中式充電站建設占主導；伴隨著乘用車銷售放量，分散式充電樁快速增加。2015-2020 年國家規劃新增充電站1.2 萬個、新增充電樁480 萬個，2020 年規劃車樁比約為1:1。根據《電動汽車充電基礎設施發展指南（2015-2020 年）》，到2020 年全國電動汽車保有量將超過500 萬輛，根據各應用領域電動汽車對充電基礎設施的配置要求， 2020 年全國規劃車樁比基本為1：1。當前我國公共充電樁保有量居全球第一，乘用車放量驅動私人充電樁占比提升，但整體建設進度仍落后于規劃水平。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，仍顯著落后于規劃水平。

我國新能源汽車保有量及車樁比

充電樁設備制造市場競爭激烈

充電樁設備制造市場較為分散，規模大小不一，主流品牌多由電力設備制造企業拓展產品線而來。我國充電樁設備制造商包含品牌商和代工商。其中充電樁品牌商眾多，主流設備制造商的產業背景主要是電力電源設備制造、電力供應、電子類產品企業，這部分企業大多人才、技術基礎比較雄厚，研發、制造、服務體系比較完善。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營充電樁設備制造業務，業務線覆蓋“設備生產-建設-運營”多個環節。

充電模塊價格大幅下行

充電模塊系充電樁重要組成部件，其成本占設備總成本的50%，是核心部件。充電樁模塊可將電網中的交流電轉換為可充電的直流電，它的工作原理是當三相交流電經由整流濾波后，變成直流輸入電壓供給IGBT 橋。控制器通過驅動電路作用于IGBT，使直流電壓又轉換為交流電壓。接著，交流電壓經高頻變壓器的變壓隔離，再次經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、轉換，保證供電電路的穩定性。

國內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。國內充電電源系統和成套設備廠商眾多，其中自主生產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。

目前通合科技生產的電源模塊主要客戶包括魯能智能、國電南瑞、國網普瑞特等知名電力設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、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換模塊的核心技術，多服務于公司本身的充電樁設備制造。

充電樁模塊功率快速上升、價格大幅下降，中小型模塊生產商逐步邊緣化。隨著動力電池和整車的技術進步，新能源汽車續駛里程增長趨勢明顯，充電樁模塊的功率也隨之快速上升。因此充電模塊企業技術競爭更加激烈，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商逐步邊緣化，處于觀望、甚至準備退出市場競爭的狀態。

SiC器件在充電樁設備中的應用加速

以直流充電樁為例，據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比硅基功率器件更高的開關頻繁，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，相當于一個小區用電的功率規模。傳統的硅基功率器件體積大，但SiC模塊則可以實現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，傳統的Si方案在器件使用數量上遠超于SiC方案。

SiC器件簡化充電模塊的功率拓撲圖

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