應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)的OBC和基礎(chǔ)設(shè)施充電解決方案

大多數(shù)人認(rèn)為電動(dòng)車(chē)（EV）是一種新事物，但19世紀(jì)建造的首批汽車(chē)中有一些是電動(dòng)汽。此后內(nèi)燃機(jī)（ICE）汽車(chē)迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)，而電動(dòng)車(chē)在大多數(shù)情況下很快就被遺忘了。在20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)期間，以及在20世紀(jì)90年代加州空氣資源委員會(huì)（CARB）創(chuàng)建零排放汽車(chē)（ZEV）計(jì)劃時(shí)，電動(dòng)車(chē)雖提上議程，但未能占主導(dǎo)地位。

這次，電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)將持續(xù)存在，并一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)。從充電方法的角度來(lái)看，電動(dòng)車(chē)有兩個(gè)主要組別。第一組包含混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)（HEV）和輕度混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)（MHEV），它們通過(guò)一個(gè)內(nèi)燃機(jī)或再生制動(dòng)和能量回收給自己的電池充電。第二組包括插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）和電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)（BEV），即必須 “插電 ”充電的類(lèi)型。正是這類(lèi)車(chē)輛需要一個(gè) 車(chē)載充電器（OBC）。

OBC可以接受單相或三相電源，并提供高達(dá)22kW的功率以實(shí)現(xiàn)最快的充電。由于所有電池都需要DC電流進(jìn)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(lái)越多的800V。

OBC有兩個(gè)主要功率級(jí)。首先，功率因素校正（PFC）級(jí)，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(fèi)的無(wú)功功率，提高整體能效。

第二功率級(jí)是DC-DC轉(zhuǎn)換器，它從PFC級(jí)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(shí)間變化。

一些OBC正在被設(shè)計(jì)為提供雙向能力，允許電網(wǎng)到車(chē)輛和車(chē)輛到電網(wǎng)的電力傳輸。這將使能源公司和客戶(hù)能夠利用電動(dòng)車(chē)中大量的存儲(chǔ)電力，提供額外的能源儲(chǔ)備以應(yīng)對(duì)需求高峰。車(chē)主將從中受益，因?yàn)樗麄冊(cè)诟叻迤谙螂娋W(wǎng)出售電力（因此價(jià)格較高），在非高峰期補(bǔ)給其車(chē)輛，因讓公用事業(yè)公司使用他們儲(chǔ)存的能源而帶來(lái)小額收入。

大多數(shù)單向的OBC使用LLC或移相全橋（PSFB）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)于雙向設(shè)計(jì)，CLLC或雙有源橋（DAB）是常見(jiàn)的，而且越來(lái)越受歡迎。碳化硅（SiC）MOSFET被越來(lái)越多地使用，因?yàn)樗鼈兊拈_(kāi)關(guān)損耗更低、開(kāi)關(guān)速度更快和工作溫度更高。

單向OBC的次級(jí)端整流可以是無(wú)源的（使用二極管）或同步的，后者使用功率開(kāi)關(guān)以獲得更好的能效。在雙向OBC中，二次整流將需要一個(gè)支持CLLC的全橋，或一個(gè)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(kāi)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(jì)中，仍然使用超級(jí)結(jié)MOSFET，這取決于電平、電壓和可接受的能效。

電動(dòng)車(chē)內(nèi)電池容量的巨大差異，促使人們對(duì)OBC設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性和靈活性的需求。例如，輕型乘用車(chē)的電池容量通常在30千瓦時(shí)（kWh）至100kWh以上，而在大型車(chē)輛（如SUV）中，這數(shù)字可能上升到150kWh。現(xiàn)在的趨勢(shì)是電池組的容量不斷增加，以延長(zhǎng)電動(dòng)車(chē)的充電間隔時(shí)間。一些進(jìn)入市場(chǎng)的乘用車(chē)的電池容量接近200kWh，較大的電池將遷移到800V以加快充電過(guò)程。

視乎所選擇的OBC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將需要多種類(lèi)型的半導(dǎo)體器件。安森美為3.3kW到22kW的汽車(chē)OBC功率級(jí)和高達(dá)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(chē)功率模塊（APM）、SiC二極管、門(mén)極驅(qū)動(dòng)器、穩(wěn)壓電源和車(chē)載網(wǎng)絡(luò)解決方案。

采用安森美技術(shù)，賦能客戶(hù)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(dòng)車(chē)應(yīng)用。

審核編輯：郭婷