当前位置:首页 > 半导体 > 德州仪器
[导读]​随着电动汽车(EV)数量的增加,全球范围内对于创建更加节能的充电基础设施系统的需求也越来越多,而且这些系统和以往相比,可以更快地为车辆充电。与先前的电动汽车相比,新型电动汽车具有更高的行驶里程和更大的电池容量,因此需要开发快速直流充电解决方案以满足快速充电要求。

随着电动汽车(EV)数量的增加,全球范围内对于创建更加节能的充电基础设施系统的需求也越来越多,而且这些系统和以往相比,可以更快地为车辆充电。与先前的电动汽车相比,新型电动汽车具有更高的行驶里程和更大的电池容量,因此需要开发快速直流充电解决方案以满足快速充电要求。根据联合充电标准系统(CCS)和CHArge de MOve(CHAdeMO)标准,直流充电站是一种3级充电器,可提供120千瓦至240千瓦的功率。如今,150千瓦的充电站需要约30分钟才能为电动汽车充入足够的电量,并使其行驶约250公里。设计一个可以处理如此大功率的单功率处理单元需要采用难以控制的复合多级拓扑结构。

在现代充电站中,一种将功率输出缩放到快速充电所需电平的方法是使用并联堆叠的模块化功率转换器。由于直流充电站占用了大量空间,因此功率转换器必须是模块化的,且针对高效率和高功率密度进行了优化。

电池组有两条充电路径。第一条路径是电网直接连接到车辆内部的车载充电器(OBC)。此种OBC具有AC/DC和DC/DC功率转换单元,通常额定功率高达6.6kW。在住宅和商业应用中,这些OBC能够在8到17个小时内为电池充电。第二条路径是使用单独的物理充电站。图1所示为充电站的系统架构。该路径由安装在车辆外部的用于连接电网和电池的一组AC/DC和DC/DC功率处理单元组成。这些转换器堆栈绕过OBC直接连接到电池。由于这些转换器未安装在车辆内部,因此可以设计成高功率电平,从而实现快速充电。

1.png

图1:直流充电站架构

提高功率密度的第一步是为功率级选择合适的拓扑结构和组件。与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相比,像碳化硅(SiC)这样的宽带隙器件可以阻断极高的DC链路电压。转换器可在更高电压下工作,从而减少所需功率传输的电流量。负载电流量降低的直接影响是铜线使用量也会相应减少,从而实现了功率密度的增加。

过渡到更高的直流电压也使高质量增强隔离更加得到重视。我们的电容隔离技术包括UCC21530、UCC21710和ISO5852S等栅极驱动器,可提供高达5.7kVrms的增强隔离,从而使这些器件适用于SiC/IGBT应用。图2所示为采用SiC宽带隙器件的优势。

2.png

图2:SiC在增加充电站功率密度方面的优势

功率级中的SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)有助于通过向高达1000V/1500V的直流链路电压移动来实现高功率密度。使用多级拓扑设计高功率转换器(尤其针对10kW及以上的转换器)非常重要,因为它可降低器件上的电压应力,并使总谐波失真保持在可接受的水平。

我们的“三级三相SiC交流/直流转换器参考设计”显示了一个T型三电平转换器,其中T型臂中的开关只需要阻断一半的直流链路电压,从而能够选择由ISO5852S驱动的低成本、低压阻断器件,并大大节省成本。LMG3410R070等器件也可用于逆变器的T型分支。拓扑选择在转换器的双向操作中也起着至关重要的作用,这对于车辆到电网的应用非常重要。

开关频率直接影响磁性元件和其他无源元件的尺寸。当在高开关频率下运行时,电感器和变压器的尺寸呈线性减小。在功率级中使用SiC MOSFET使得能够在高开关频率下运行,从而提高功率密度。SiC器件具有出色的导通电阻和开关特性,还可最大限度地降低总损耗,从而有助于实现高功率密度。此外,效率的提高也意味着散热解决方案得到改善,组件之间散热较少也可提高功率密度。我们的C2000实时控制器可与SiC MOSFET完美配对,可提供这些高频系统所需的性能和灵活性。软件频率响应分析器和补偿设计器等工具可轻松实现数字控制算法。

我们的高品质组件和系统专业知识可帮助您克服电动汽车快速充电的挑战。三相三级参考设计以及“适用于3级电动汽车的双向双有源电桥参考设计”均作为双向转换器运行,效率高于97%,功率密度约为1.4kW/L(用于AC/DC级)和1.9kW/L(用于DC/DC级)。这些设计演示了如何使用我们的栅极驱动器、实时控制器和传感技术来驱动功率级的SiC MOSFET,并测量电压和电流。它们有助于应对设计高效、高功率密度、快速电动汽车充电站的挑战。


本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

2024年3月26日 – 提供超丰富半导体和电子元器件™的业界知名新品引入 (NPI) 代理商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开售Melexis的MLX90830 Triphibian™ MEM...

关键字: 传感器 电动汽车 热管理系统 膨胀阀

3月21日消息,近日,杭州镓仁半导体有限公司宣布,公司联合浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院、硅及先进半导体材料全国重点实验室。

关键字: 半导体 传感器 人工智能 电动汽车

就在几年前,如果你和别人说新能源汽车价格将会比燃油车更低,一定会被嘲笑。然而今年风向突变,“油电同价” “电比油低”不再是流言,而是渐渐变成了现实。

关键字: 新能源汽车 电动汽车 电车

1978年,ADI创始人Ray Stata首次访华,就成功收获了来自石油钻井系统的大订单。自此之后,ADI和中国的本土客户开始了紧密的合作,双方技术和资源互补,共同见证了中国发展。40年后,中国一跃成为智能汽车领域的领导...

关键字: EV100 电动汽车 智能汽车 ADI

2023年,中国汽车行业产销两旺,新能源车发展迅猛,给2024年开局奠定了更高起点。同时,新能源和智能汽车产业也进入了新阶段,技术与商业创新更加活跃,跨界融合更加深入。3月16日,ADI全球执行副总裁兼首席客户官Anel...

关键字: 电动汽车 智能边缘 数字座舱

富昌电子将于 2024 年 3 月 20 日在武汉举办技术日,届时将展示以汽车电子创新为主题的新技术、演示和主题演讲。

关键字: 汽车电子 传感器 电动汽车

电动汽车(EV)行业向无线电池管理系统(wBMS)的演进在许多方面都是不可避免的。对于任何饱受有线系统固有的复杂性、BOM成本、空间和人力代价所困扰的人来说,无线BMS相对于有线BMS的优势是非常明显的,无论针对什么应用...

关键字: 电动汽车 无线电池 BMS

电动汽车(EV)电池技术不断推陈出新,成为了支撑电动交通突飞猛进的关键汽车技术之一。2022 年,EV 电池组的平均成本为 153 美元/kWh,相当于 15 年间下降了 90%。

关键字: 电池 电动汽车 锂离子电芯

【2024年3月13日,德国慕尼黑讯】英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)推出采用TO-247PLUS-4-HCC封装的全新CoolSiC™ MOSFET 2000 V。这款产品不仅能...

关键字: MOSFET 碳化硅 电动汽车

充电时间是消费者和企业评估购买电动汽车 (EV)的一个主要考虑因素。为了缩短充电时间,业界正转向采用直流充电桩 (DCFC) 。DCFC 绕过电动汽车的车载充电器,直接向电池提供更高的功率,从而大大缩短充电时间。

关键字: 直流充电桩 车载充电器 电动汽车
关闭
关闭