充電時間和續航裏程一樣重要

 

純電動車正越來越流行
，而隨著潛在用戶對它們的了解愈發深入，純電動車極有可能迎來更快速的發展。根據美國能源信息署（EIA）預測，從2018年到2050年
，續航裏程達到160.9km
、321.8km和482.8km級別的純電動乘用車將實現29%的de增zeng長chang。得de益yi於yu美mei國guo聯lian邦bang和he各ge州zhou為wei刺ci激ji純chun電dian動dong車che需xu求qiu而er頒ban布bu的de法fa案an和he激ji勵li措cuo施shi，更geng多duo消xiao費fei者zhe如ru今jin都dou願yuan意yi在zai購gou買mai新xin車che時shi將jiang純chun電dian動dong車che列lie入ru候hou選xuan中zhong。不bu論lun消xiao費fei者zhe此ci舉ju是shi出chu於yu「保護地球環境」的「政治正確」，還是經過詳細、mingzhidekaochazhihouzuochuderenzhenjuece，xuhanglichengyidinghuishixuanzeguochengzhongraobuguoqudehuati，yixiesixugengjiashenrudexiaofeizhekenenghuijinyibukaolvchongmandiansuoxuyaodeshijian。zaijuedaduoshuchezhukanlai，chundiandongchechongdianjiuhaobiranyouchejiayou，houzhehuafeideshijianxianranbuhuichaoguo10到15分鍾；然而
，對於純電動車
，現實卻很骨感：大多數純電動車都采用車載交流充電方案，必須花上整整一個晚上或者至少好幾個小時才能充滿電（表1）。目前，美國全國範圍內部署的純電動車充電樁大都是一級充電樁（通常采用家用交流電）或二級充電樁（接入三相交流電的停車場和零售場所）。上述充電級別是由美國汽車工程師協會（SAE）定義的，該協會的J1772標準規定了一級和二級充電樁的插頭和插座布局方式。對於二級和三級充電樁
，SAE規定了一種組合的插頭和插座製式。

 

表1：純電動車充電樁的類型，列出了各種充電級別以及對應的充電時間和功率需求（來源：安森美半導體）

 

正如表1所示


，如果純電動車要解鎖如同燃油車一般的「快速回血」技能，就必須借助四級充電樁和支持直流充電的車輛。實現四級充電需要極高的功率，並且其設計重點不再是車載交-直流充電樁，而是大功率、高效率的直流充電樁。如今，四級充電樁雖然在技術上可行，但它對當地電網的要求極高
，因此在綜合考慮充電時間、成本和電網承載能力三者平衡的情況下，三級充電樁成為了一種頗有前途的解決方案。

 

快速、大功率三級充電樁的設計

 

三級充電樁也稱為「快充」充電樁

，最大可提供500A電流，需采用高效三相電源轉換拓撲

，這種拓撲通常使用帶直流-直流轉換器
、基於Vienna整流器的功率因數校正（PFC）方法（圖1）。這種交流-直流轉換方法充分利用了電網三相電源中三個互不相同的電平
，能夠以高效率、高密度、低物料消耗的方式實現所需輸出功率。

 

圖1：采用Vienna PFC轉換器拓撲的純電動車三級充電樁（來源：安森美半導體）

 

采用Vienna拓撲有著諸多優勢，但也會帶來不小的挑戰，因為采用該拓撲需要實現大功率高頻轉換開關操cao作zuo
，此ci舉ju還hai會hui產chan生sheng開kai關guan損sun耗hao，加jia之zhi轉zhuan換huan損sun耗hao所suo產chan生sheng的de熱re量liang也ye需xu要yao得de到dao處chu理li。這zhe些xie挑tiao戰zhan以yi及ji充chong電dian設she備bei的de位wei置zhi所suo帶dai來lai的de空kong間jian限xian製zhi，驅qu使shi著zhe電dian源yuan設she計ji工gong程cheng師shi不bu斷duan尋xun求qiu超chao越yue當dang今jin矽gui基ji二er極ji管guan和heMOSFET特性的半導體製程技術。

 

精彩內容未完待續......

 

作者簡介

 

 

Robert Huntley是一位具有HND資格認證的工程師和技術作家。他擁有電信、導航係統和嵌入式應用工程等專業背景，代表貿澤電子撰寫了各種技術和實踐文章。

本文轉載自貿澤電子。

 

 

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