【導(dǎo)讀】大多數(shù)人認為電動車(EV)是一種新事物,但19世紀建造的首批汽車中有一些是電動汽。此后內(nèi)燃機(ICE)汽車迅速占領(lǐng)了市場,而電動車在大多數(shù)情況下很快就被遺忘了。在20世紀70年代的石油危機期間,以及在20世紀90年代加州空氣資源委員會(CARB)創(chuàng)建零排放汽車(ZEV)計劃時,電動車雖提上議程,但未能占主導(dǎo)地位。
這次,電動車市場將持續(xù)存在,并一直在穩(wěn)步增長。從充電方法的角度來看,電動車有兩個主要組別。第一組包含混合動力電動車(HEV)和輕度混合動力電動車(MHEV),它們通過一個內(nèi)燃機或再生制動和能量回收給自己的電池充電。第二組包括插電式混合動力汽車(PHEV)和電池驅(qū)動的電動汽車(BEV),即必須 "插電 "充電的類型。正是這類車輛需要一個 車載充電器(OBC)。
OBC可以接受單相或三相電源,并提供高達22kW的功率以實現(xiàn)最快的充電。由于所有電池都需要DC電流進行充電,OBC的核心功能是整流電源輸入,并將其轉(zhuǎn)換為適合電池的充電電壓--可能是400V或越來越多的800V。
OBC有兩個主要功率級。首先,功率因素校正(PFC)級,保持輸入電流和電壓之間的相位關(guān)系,最大限度地減少線路/電網(wǎng)電流的總諧波失真(THD)。這有助于減少任何浪費的無功功率,提高整體能效。
第二功率級是DC-DC轉(zhuǎn)換器,它從PFC級獲得DC輸出,并將其轉(zhuǎn)換為電池充電所需的電平。轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和電流基于電池的整體健康狀態(tài)和充電狀態(tài)隨時間變化。
一些OBC正在被設(shè)計為提供雙向能力,允許電網(wǎng)到車輛和車輛到電網(wǎng)的電力傳輸。這將使能源公司和客戶能夠利用電動車中大量的存儲電力,提供額外的能源儲備以應(yīng)對需求高峰。車主將從中受益,因為他們在高峰期向電網(wǎng)出售電力(因此價格較高),在非高峰期補給其車輛,因讓公用事業(yè)公司使用他們儲存的能源而帶來小額收入。
大多數(shù)單向的OBC使用LLC或移相全橋(PSFB)拓撲結(jié)構(gòu)。對于雙向設(shè)計,CLLC或雙有源橋(DAB)是常見的,而且越來越受歡迎。碳化硅(SiC)MOSFET被越來越多地使用,因為它們的開關(guān)損耗更低、開關(guān)速度更快和工作溫度更高。
單向OBC的次級端整流可以是無源的(使用二極管)或同步的,后者使用功率開關(guān)以獲得更好的能效。在雙向OBC中,二次整流將需要一個支持CLLC的全橋,或一個雙有源橋的后半部分。在所有情況下,使用碳化硅器件(二極管和開關(guān))將提高能效并提供穩(wěn)定可靠性。然而,在一些成本優(yōu)化的OBC設(shè)計中,仍然使用超級結(jié)MOSFET,這取決于電平、電壓和可接受的能效。
電動車內(nèi)電池容量的巨大差異,促使人們對OBC設(shè)計的可擴展性和靈活性的需求。例如,輕型乘用車的電池容量通常在30千瓦時(kWh)至100kWh以上,而在大型車輛(如SUV)中,這數(shù)字可能上升到150kWh?,F(xiàn)在的趨勢是電池組的容量不斷增加,以延長電動車的充電間隔時間。一些進入市場的乘用車的電池容量接近200kWh,較大的電池將遷移到800V以加快充電過程。
視乎所選擇的OBC拓撲結(jié)構(gòu),將需要多種類型的半導(dǎo)體器件。安森美為3.3kW到22kW的汽車OBC功率級和高達800V的電池電壓提供解決方案。該產(chǎn)品陣容包括SiC MOSFET、帶有共封裝SiC二極管的混合IGBT、超結(jié)MOSFET、汽車功率模塊(APM)、SiC二極管、門極驅(qū)動器、穩(wěn)壓電源和車載網(wǎng)絡(luò)解決方案。
采用安森美技術(shù),賦能客戶提供靈活的OBC和基礎(chǔ)設(shè)施充電解決方案,適用于廣泛的電動車應(yīng)用。
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