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電動(dòng)汽車(chē)充電類(lèi)型和常見(jiàn)拓?fù)?/h2>

發(fā)布時(shí)間:2024-08-01 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】隨著全球電氣化和脫碳趨勢(shì)的持續(xù)發(fā)展,電動(dòng)汽車(chē)(EV)的需求預(yù)計(jì)也將以10%的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)增長(zhǎng)。到2025年底,預(yù)計(jì)將有近5000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)上路,這將迫切需要更多的充電樁和更快的電動(dòng)汽車(chē)充電速度。本文將向您介紹電動(dòng)汽車(chē)充電的類(lèi)型和常見(jiàn)拓?fù)?,以及Wolfspeed提供的相關(guān)解決方案。如需深入了解全面深入的知識(shí),請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Wolfspeed的應(yīng)用說(shuō)明:PRD-08367:電動(dòng)汽車(chē)充電功率拓?fù)湓O(shè)計(jì)指南 | Wolfspeed。


隨著全球電氣化和脫碳趨勢(shì)的持續(xù)發(fā)展,電動(dòng)汽車(chē)(EV)的需求預(yù)計(jì)也將以10%的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)增長(zhǎng)。到2025年底,預(yù)計(jì)將有近5000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)上路,這將迫切需要更多的充電樁和更快的電動(dòng)汽車(chē)充電速度。本文將向您介紹電動(dòng)汽車(chē)充電的類(lèi)型和常見(jiàn)拓?fù)?,以及Wolfspeed提供的相關(guān)解決方案。如需深入了解全面深入的知識(shí),請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Wolfspeed的應(yīng)用說(shuō)明:PRD-08367:電動(dòng)汽車(chē)充電功率拓?fù)湓O(shè)計(jì)指南 | Wolfspeed。


電動(dòng)汽車(chē)充電需求不斷增長(zhǎng)


隨著道路上電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的增加,對(duì)其充電所需的電力需求也在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。據(jù)估計(jì),到2030年,這些車(chē)輛將需要約230太瓦時(shí)(TWh,1 太瓦時(shí) = 10 億千瓦時(shí))的能量來(lái)為這些車(chē)輛充電,而目前的需求量為11太瓦時(shí)。為了滿(mǎn)足如此多的汽車(chē)和隨之而來(lái)的電力需求,將需要近3000萬(wàn)個(gè)充電機(jī)。雖然大多數(shù)充電機(jī)將安裝在個(gè)人住宅中,但還需要安裝超過(guò)120萬(wàn)個(gè)公共充電機(jī),才能為行駛中的電動(dòng)汽車(chē)提供服務(wù)。



電動(dòng)汽車(chē)的累計(jì)充電機(jī)需求


家用充電機(jī)通常使用常見(jiàn)的、現(xiàn)成的交流電源。另一方面,公共充電機(jī)旨在提供快速可靠的充電體驗(yàn),就像為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)(ICE)車(chē)輛加油一樣。這意味著公共快速充電機(jī)需要具有足夠的電力傳輸能力(高達(dá)600kW),以便在15分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車(chē)充滿(mǎn)電,而這只能通過(guò)直流充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。


充電類(lèi)型


交流充電是典型的家庭中采用常規(guī)電源進(jìn)行充電,該電源以交流電(AC)的形式提供,因此得名。這種充電需要電動(dòng)汽車(chē)中的車(chē)載充電機(jī)(OBC)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,這是使用交流電為電池充電所必需的做法。 


1 級(jí)交流


這是最基本的充電機(jī),從電網(wǎng)接收120-240Vac(13-16A)電源,然后通過(guò)充電電纜將其提供給電動(dòng)汽車(chē)。它是最慢的充電機(jī)類(lèi)型,但也是最便攜的,幾乎可以在任何地方插入充電,大多數(shù)型號(hào)的額定功率通常最多為1kW。


2 級(jí)交流


2 級(jí)交流充電機(jī)仍然使用現(xiàn)成的120-240Vac電源,主要區(qū)別在于它的額定電流更高(32-40A)。這些交流充電機(jī)通常永久連接到家庭和公共場(chǎng)所的樁上,它們的額定功率通常高達(dá)11-22 kW。


直流充電


要減少電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間,唯一的方法是采用直流充電。直流充電機(jī)繞過(guò)電動(dòng)汽車(chē)中的車(chē)載充電機(jī),直接向電動(dòng)汽車(chē)的電池供電。


2 級(jí)直流充電 / 2+級(jí) / 直流充電盒


對(duì)于20-25kW左右的功率級(jí)別,常見(jiàn)的解決方案將被稱(chēng)為“2級(jí)”直流充電機(jī),盡管沒(méi)有官方正式的命名說(shuō)法,這些充電機(jī)還是可以在住宅和商業(yè)場(chǎng)所找到。


與交流充電相比,其最大的區(qū)別是有一個(gè)額外的內(nèi)置電源模塊轉(zhuǎn)換器,可以執(zhí)行從交流到直流的整流(例如“AFE”-有源前端)。然后,該直流電流通過(guò)充電電纜饋入汽車(chē)為電池充電。根據(jù)功率器件的選擇,它還可以提供雙向充電功能。


3 級(jí)直流快速充電(DCFC)/ 快充 / 超級(jí)充電機(jī)


3 級(jí)直流充電機(jī)通常又稱(chēng)為直流快速充電機(jī)(DCFC)或超級(jí)充電機(jī),這種類(lèi)型充電機(jī)的功率水平可以輕松地從50kW到高達(dá)1MW之間變化。這些充電機(jī)由20、30、50、60kW甚至更高的多個(gè)功率塊組成,以獲得所需的功率水平。根據(jù)容量的不同,這些快速充電機(jī)可以在20分鐘內(nèi)為典型的電動(dòng)汽車(chē)電池充電。


充電標(biāo)準(zhǔn)


就像我們有不同的充電機(jī)級(jí)別來(lái)區(qū)分功率級(jí)別一樣,充電機(jī)所使用的連接器也有不同的標(biāo)準(zhǔn)。


電動(dòng)汽車(chē)充電類(lèi)型和常見(jiàn)拓?fù)? width=

充電機(jī)的連接器類(lèi)型


常見(jiàn)的 AC-DC 拓?fù)?/p>


對(duì)于交流/直流功率轉(zhuǎn)換,可以使用單相和三相拓?fù)?。單相拓?fù)渥畛R?jiàn)于家庭充電或功率水平低于6.6kW時(shí),而三相拓?fù)涓m合更高功率的充電模塊(>11kW):

  • 圖騰柱/功率因子校正(PFC)

  • NPC / ANPC – 中性點(diǎn)接觸PFC/有源中性點(diǎn)PFC

  • AFE – 有源前端PFC

  • 維也納整流器

  • T型PFC


有關(guān)每種拓?fù)潆娐?、推薦部件和參考設(shè)計(jì)的知識(shí),請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Wolfspeed的應(yīng)用說(shuō)明:PRD-08367:電動(dòng)汽車(chē)充電功率拓?fù)湓O(shè)計(jì)指南 | Wolfspeed。


常見(jiàn) DC/DC 功率拓?fù)?/p>


將交流電源轉(zhuǎn)換為400V-800V的典型直流母線電壓后,我們現(xiàn)在可以將其轉(zhuǎn)換為電動(dòng)汽車(chē)電池充電所需的電壓。下面介紹的各種DC/DC拓?fù)淇梢詭椭鷮?shí)現(xiàn)這一目標(biāo):

  • DAB - 雙有源橋

  • PSFB – 相移全橋

  • LLC轉(zhuǎn)換器

  • CLLC轉(zhuǎn)換器


結(jié)語(yǔ)


在不斷發(fā)展的電動(dòng)汽車(chē)充電領(lǐng)域,人們大力推動(dòng)更高功率和更高密度的解決方案,以減少與典型內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比的充電停機(jī)時(shí)間,這仍然是一個(gè)普遍的瓶頸。這導(dǎo)致越來(lái)越多地采用創(chuàng)新的多級(jí)拓?fù)鋪?lái)滿(mǎn)足這些電力需求,要求電池在不運(yùn)行的高峰需求期間支持電網(wǎng),并要求拓?fù)渲С蛛p向充電。 


這兩項(xiàng)要求進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)更高效功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的需求。Wolfspeed的碳化硅器件非常適合支持這些下一代要求。


(a) Wolfspeed?分立器件、(b) 模塊和 (c) 60kW LLC參考設(shè)計(jì)


文章來(lái)源:艾睿電子


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