根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車的充電方式，充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁兩大類。直流充電樁具備直接給電池充電的能力，以三相四線制的方式連接電網(wǎng)，能夠提供充足的電力，輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大，俗稱“快充”。隨著歐洲和美國(guó)開始計(jì)劃進(jìn)一步提高直流快充能力(350kW快速充電站)。

安裝超級(jí)充電樁是電動(dòng)汽車行業(yè)的一大進(jìn)步，這個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)進(jìn)一步打開電動(dòng)汽車市場(chǎng)，也更加有利于電動(dòng)汽車的進(jìn)一步普及。充電技術(shù)的提升需要與電池技術(shù)共進(jìn)，相對(duì)于更高電壓的充電樁技術(shù)。以歐洲的幾家車企為例，車企自身需要大力推動(dòng)直流快充基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展：

　　?四家公司將在歐洲部署超快速充電站，2017年首先在400個(gè)地方設(shè)置充電站，在2020年之前將設(shè)置范圍擴(kuò)大至歐洲的數(shù)千處。

　　?四家公司預(yù)期將向超快速充電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施投入大量建設(shè)資金，設(shè)立建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的合資公司。

　　?為了確立無(wú)論哪種電動(dòng)汽車品牌均可便捷使用的充電站，四家公司還將推動(dòng)其他汽車廠商加入

　　隨著這個(gè)市場(chǎng)的不斷演進(jìn)，直流充電樁的整個(gè)電壓平臺(tái)都會(huì)有變化。

　　圖示1-通往350kW直流充電

　　第一部分：直流充電樁的需求

　　直流充電系統(tǒng)是一個(gè)整體，是把交流功率系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成直流的裝置。目前400V的充電樁一般應(yīng)用在乘用車上，500~700V的應(yīng)用在大巴車上，整體核心的是充電電源模塊，完成AC=>DC的電壓和能量轉(zhuǎn)換。隨著快速充電的需求不斷增加，整個(gè)電壓平臺(tái)都會(huì)向800~1000V進(jìn)行提升。

　　現(xiàn)在不少的快速充電解決方案提供150千瓦、300千瓦和450千瓦不同規(guī)格的充電功率。無(wú)需單獨(dú)設(shè)立充電站，公交車在?？拷K點(diǎn)站時(shí)僅需4~6分鐘即可通過(guò)車頂自動(dòng)連接裝置完成快速充電，在滿足線路行駛的用電需求的同時(shí)，也使公交車能夠安裝更小、更輕便的電池組，從而減輕自重，同時(shí)提高乘客運(yùn)輸能力。

　　圖示2-大巴的固定直流充電的設(shè)施

　　第二部分：直流充電的功率模塊與SiC器件的應(yīng)用

　　從充電電源模塊而言，分為整流、PFC、DC/DC變壓幾個(gè)部分，有1~2獨(dú)立的控制器整流和變壓部分，如下圖所示。以下藍(lán)色的部分為羅姆可以提供的一些器件。

　　圖示4-充電機(jī)系統(tǒng)的核心部件概覽

　　AC/DC電路可采用三相交流電輸入， AC/DC轉(zhuǎn)換可采用全波整流加PFC升壓電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可采用兩路PFC升壓電路交錯(cuò)并聯(lián)來(lái)提高開關(guān)頻率和增加功率。影響AC/DC轉(zhuǎn)換的體積、效率和散熱等特性，主要的關(guān)鍵因素是PFC電路的開關(guān)頻率及器件特性。

　　SiC-SBD：羅姆不斷改善元器件工藝，隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)了低VF。開發(fā)出使用SiC的SBD(肖特基勢(shì)壘二極管)，最適合PFC(Power FactorCorrection)電路及逆變器用途。實(shí)現(xiàn)了Si-FRD(Fast Recovery Diodes)難以實(shí)現(xiàn)的極短的反向恢復(fù)時(shí)間(trr)，使得高速開關(guān)成為可能。由于反向恢復(fù)電荷量(Qrr)小，為降低開關(guān)損耗和設(shè)備小型化做出貢獻(xiàn)。

　　DC/DC電路現(xiàn)在用的比較多的是LLC串聯(lián)諧振全橋電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LLC電路的開關(guān)頻率及器件特性也會(huì)影響DC/DC轉(zhuǎn)換的體積、效率和散熱這些特性。

　　圖示5- LLC串聯(lián)諧振全橋電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　選擇功率開關(guān)管和功率二極管的主要器件特性包括：

　　?導(dǎo)通損耗(或?qū)娮?

　　?開關(guān)損耗

　　?反向漏電流和反向恢復(fù)時(shí)間

　　?反向耐壓

　　?溫度特性

　　功率開關(guān)管和功率二極管的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗越小、反向漏電流和反向恢復(fù)時(shí)間越小，開關(guān)頻率就可以做的越高，反向耐壓越高，工作電壓選擇就可越高，功率效率也就越高。

　　SiC mosFET同時(shí)實(shí)現(xiàn)Si元器件做不到的高速開關(guān)和低導(dǎo)通電阻，即使在高溫條件下也能顯示優(yōu)異的電氣特性。為大幅降低開關(guān)損耗和周邊元器件的小型化做出貢獻(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，基于碳化硅的功率器件特別適合高頻、高壓和高溫的工作環(huán)境，車載充電機(jī)選用基于碳化硅的功率器件是非常好的選擇。

　　圖示6- SiCMOSFET特性

　　圖示-7 SiCMOSFET在PFC電路內(nèi)的應(yīng)用

　　小結(jié)：在充電技術(shù)不斷迭代更新的產(chǎn)業(yè)環(huán)境及市場(chǎng)需求下，使用SiC器件是在未來(lái)快速充電領(lǐng)域占據(jù)前瞻市場(chǎng)地位的必經(jīng)之路。

審核編輯：劉清