上海貝嶺汽車直流充電樁充電模塊應(yīng)用
上海貝嶺在汽車直流充電樁充電模塊應(yīng)用的產(chǎn)品解決方案
一、概述
隨著新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展,終端應(yīng)用滲透率正迅速提高,在可預(yù)見的未來,整個新能車市場的規(guī)模將會持續(xù)擴(kuò)大,邁向規(guī)?;⒏哔|(zhì)量發(fā)展階段。充電樁作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),加快充電樁配套設(shè)施的建設(shè)和完善對于緩解補(bǔ)電焦慮,推動電動汽車更深層次的普及至關(guān)重要。為了適應(yīng)用戶快速、安全的充電需求,提升充電樁的功率等級和效率是其發(fā)展的主流方向。
二、直流充電模塊工作原理及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
直流充電樁與電網(wǎng)連接,經(jīng)過整流升壓后,輸出可調(diào)直流電給動力電池進(jìn)行充電,具備調(diào)壓范圍寬、輸出功率高,充電速度快等特點,得到了廣泛應(yīng)用,其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。功率部分由多個直流充電模塊并聯(lián)構(gòu)成,隨著直流充電樁功率的持續(xù)提高,其充電模塊的功率等級亦隨之增大,從主流的20kW/30kW逐步提升至40kW/50kW及以上。其系統(tǒng)框圖如圖2所示。
圖1 直流充電樁結(jié)構(gòu)框圖
資料來源:充電樁熱設(shè)計問題思考
圖2 直流充電樁系統(tǒng)框圖
直流充電模塊的功率回路由AC/DC、DC/DC兩部分組成。AC/DC部分連接電網(wǎng)側(cè),用于整流和功率因素校正;DC/DC部分輸出可調(diào)直流電壓,滿足不同類型電池的充電需求。
圖3 直流充電模塊結(jié)構(gòu)圖
典型的單向直流充電模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。AC/DC部分采用三相維也納PFC,該拓?fù)淇梢杂行Ы档凸β势骷妷簯?yīng)力,開關(guān)頻率較高,有效降低磁性器件體積,提升系統(tǒng)的功率密度。DC/DC部分采用原邊串聯(lián)、副邊交錯并聯(lián)的LLC拓?fù)?,可以實現(xiàn)原邊ZVS和副邊的ZCS,降低系統(tǒng)損耗,提升充電效率。
圖4 直流充電模塊典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
隨著V2G、V2X等技術(shù)的發(fā)展,直流充電樁需要實現(xiàn)能量的雙向流動,助力新能源行業(yè)更高質(zhì)量發(fā)展。典型的雙向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示,前后級均可使用1200V的功率器件。此應(yīng)用中,高壓MOSFET將會展現(xiàn)出優(yōu)異的器件特性。
圖5 雙向直流充電模塊典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
三、貝嶺器件選型方案
針對直流充電樁領(lǐng)域,貝嶺可提供完整的芯片選型解決方案,覆蓋功率鏈和信號鏈等眾多產(chǎn)品,產(chǎn)品型號完善、性能優(yōu)異。貝嶺功率器件與積塔半導(dǎo)體深度融合,包含MOSFET、IGBT、等全系列產(chǎn)品,為高可靠直流充電模塊設(shè)計提供助力,具體選型如表1所示:
功率器件選型列表:
充電樁芯片選型列表: