應用于電動車的OBC和基礎設施充電解決方案

大多數人認為電動車（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。此后內燃機（ICE）汽車迅速占領了市場，而電動車在大多數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系，最大限度地減少線路/電網電流的總諧波失真（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轉換器，它從PFC級獲得DC輸出，并將其轉換為電池充電所需的電平。轉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正在被設計為提供雙向能力，允許電網到車輛和車輛到電網的電力傳輸。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對需求高峰。車主將從中受益，因為他們在高峰期向電網出售電力（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。

大多數單向的OBC使用LLC或移相全橋（PSFB）拓撲結構。對于雙向設計，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，因為它們的開關損耗更低、開關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）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設計中，仍然使用超級結MOSFET，這取決于電平、電壓和可接受的能效。

電動車內電池容量的巨大差異，促使人們對OBC設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，這數字可能上升到150kWh?，F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拓撲結構，將需要多種類型的半導體器件。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。該產品陣容包括SiC MOSFET、帶有共封裝SiC二極管的混合IGBT、超結MOSFET、汽車功率模塊（APM）、SiC二極管、門極驅動器、穩(wěn)壓電源和車載網絡解決方案。

采用安森美技術，賦能客戶提供靈活的OBC和基礎設施充電解決方案，適用于廣泛的電動車應用。

審核編輯：郭婷