充电宝多会充电_如何设计高效、强大、快速的电动汽车充电站

随着电动汽车( EV )数量的增加，建立全球更节能的充电基础设施系统的需求不断增加，并且这些系统能够比以往更快地为车辆充电。 与以前的电动汽车相比，新型电动汽车的行驶距离和电池容量都很高，为满足快速充电的要求，需要开发快速直流充电解决方案。 根据联合充电标准系统( CCS )和电荷移动( cha demo )标准，直流充电站为三级充电器，能够供应120千瓦至240千瓦的电力。 现在，150千瓦的充电站为电动汽车充足的电力，行驶约250千瓦大约需要30分钟。 为了设计能够应对这种大功率的单一功率处理单元，需要采用难以控制的复合多级拓扑。

在现代的充电站中，作为将功率输出缩放到急速充电所需要的水平的方法，使用并联堆栈的模块型功率变换器。 由于直流充电站占用了大量空间，因此电力转换器必须模块化，以实现高效率和高功率密度的优化。

电池组有两条充电路径。 第一路径是电力网与车辆内部的车载充电器( OBC )直接连接。 该OBC拥有AC/DC和DC/DC电力转换单元，通常额定功率高达6.6kW。 在住宅和商业应用程序中，这些OBC可以在8~17小时内为电池充电。 第二条路径是使用单独的物理充电站。 图1显示了充电站的系统架构。 该路径由用于连接设置在车辆外部的电力网和电池的AC/DC和DC/DC功率处理单元组构成。 这些转换器堆绕过OBC与电池直接连接。 由于这些转换器不搭载在车辆内部，因此可以设计成高输出电平，实现快速充电。

图1 :直流充电站体系结构

提高功率密度的第一步是选择适合功率水平的拓扑结构和组件。 与绝缘栅双极晶体管( IGBT )相比，诸如碳化硅( SiC )的宽带隙器件可以截断非常高的DC链路电压。 转换器可以以较高的电压工作，并减少所需的功率传输电流量。 负载电流量下降的直接影响，铜线使用量也相应减少，实现了功率密度的增加。

转向更高的直流电压更加重视高质量的强化隔离。 我们的容量隔离技术包括诸如UCC21530、UCC21710和ISO5852S之类的栅极驱动器，这些设备适合于SiC/IGBT应用，因为它们能够提供最高5.7 kVrms的增强隔离。 图2显示的是使用SiC的宽带隙器件的优点。

图2:SiC提高充电站功率密度的优点

功率级的SiC金属氧化物半导体场效应晶体管( MOSFET )通过移动至最高1000 V/1500 V的直流链路电压，有助于实现高功率密度。 使用多级拓扑设计高功率转换器(特别是10 kW或更大的转换器)对于降低设备的电压应力和保持总谐波畸变在允许水平至关重要。

我们的“三级三相SiC交流/直流变换器的参考设计”展示了t型三电平变换器，t型臂的开关仅切断直流链路电压的一半，就能够选择由ISO5852S驱动的低成本低压切断设备，大幅节约成本。 LMG3410R070等设备也可用于变频器的t型分支。 拓扑选择在转换器的双向操作中也起着重要作用，这对车辆到电网的应用非常重要。

开关频率直接影响磁性元件和其他无源元件的尺寸。 在高开关频率下运行时，电感器和变压器的尺寸线性减小。 在功率级使用SiC MOSFET时，以高开关频率操作，并且可以增加功率密度。 SiC设备具有优异的导通电阻和开关特性，有助于最大限度地减少总损耗，实现高功率密度。 此外，效率的提高意味着散热解决方案得到了改进，即使组件之间的散热较少，也可以提高功率密度。 C2000实时控制器可与SiC MOSFET完美配对，为这些高频系统提供所需的性能和灵活性。 软件频率响应分析器和补偿设计器等工具可轻松实现数字控制算法。

戴尔的高质量组件和系统专业知识可帮助您克服电动汽车快速充电的难题。 三相三级参考设计和“适合三级电动汽车的双向双源桥参考设计”均充当双向转换器，效率超过97%，功率密度约为1.4kw/l(ac/dc级用)和1.9kw/l(dc/dc级用)。 这些设计演示了如何使用我们的栅极驱动器、实时控制器和传感器技术驱动功率级SiC MOSFET，以测量电压和电流。 它们有助于应对高效、高功率密度、高速电动汽车充电站设计的挑战。