熱門關(guān)鍵詞：頻譜分析儀 Atmel Altium 美高森美中芯國(guó)際

探索車載充電機(jī)：從基礎(chǔ)到趨勢(shì)，聚焦碳化硅功率器件

發(fā)布時(shí)間：2025-3-12 09:08 發(fā)布者：Eways-SiC

關(guān)鍵詞： SiC MOS , 電機(jī)控制 , 車載充電機(jī) , 雙脈沖 , 碳化硅模塊

通過網(wǎng)盤分享的文件：SiC LLC變換器線性-非線性動(dòng)態(tài)控制與低延時(shí)SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)器.pdf
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1BzmvqViYqx6Pwxs4g6NXfw 提取碼: 9b5f 復(fù)制這段內(nèi)容后打開百度網(wǎng)盤手機(jī)App，操作更方便哦

引言隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，車載充電機(jī)（On-Board Charger，OBC）作為電動(dòng)汽車的核心組件之一，其重要性日益凸顯。OBC不僅是連接電動(dòng)汽車與外部電源的橋梁，還直接決定了車輛的充電效率、電池壽命以及整體使用體驗(yàn)。近年來，碳化硅（SiC）功率器件憑借其卓越的電氣性能和出色的熱穩(wěn)定性，逐漸成為車載充電機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)焦點(diǎn)。它不僅提升了充電效率，還為電動(dòng)汽車的快速充電和高壓平臺(tái)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。本文將深入探討車載充電機(jī)的基本原理和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，并聚焦碳化硅功率器件在OBC中的應(yīng)用，揭示其如何推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的革新。01什么是車載充電機(jī)？車載充電機(jī)（OBC）是電動(dòng)汽車中的關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)將外部輸入的交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC），為動(dòng)力電池充電。除了電能轉(zhuǎn)換，OBC還具備多種保護(hù)機(jī)制，能夠精準(zhǔn)控制充電參數(shù)，延長(zhǎng)電池壽命，并通過高效轉(zhuǎn)換技術(shù)提升充電效率。此外，OBC還能適應(yīng)多樣化的充電需求，幫助電動(dòng)汽車更好地融入不同的使用場(chǎng)景。02傳統(tǒng)車載充電機(jī)使用什么類型的功率器件？在傳統(tǒng)的車載充電機(jī)中，硅基（Si）功率半導(dǎo)體器件扮演了重要角色。具體來說有兩種：IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）：廣泛應(yīng)用于11kW及以下功率等級(jí)的OBC中，主要用于功率轉(zhuǎn)換的核心部分。硅基MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）：多用于低壓、高頻電路部分。然而，傳統(tǒng)硅基器件在高頻工作時(shí)存在效率和功率密度的局限性，限制了車載充電機(jī)性能的進(jìn)一步提升。3車載充電機(jī)的功率發(fā)展趨勢(shì)隨著電動(dòng)汽車對(duì)充電速度和效率的需求不斷提升，OBC的功率等級(jí)也在逐步升級(jí)。以下是OBC功率發(fā)展的主要階段和未來方向：1. 6kW OBC：基礎(chǔ)充電· 應(yīng)用場(chǎng)景：早期電動(dòng)汽車，適合家庭充電�！� 充電時(shí)間：8-10小時(shí)充滿電�！� 特點(diǎn)：成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合入門級(jí)車型。2. 11kW OBC：主流選擇· 應(yīng)用場(chǎng)景：家庭和公共充電樁，適用于中高端電動(dòng)汽車�！� 充電時(shí)間：4-6小時(shí)充滿電�！� 特點(diǎn)：性能和成本平衡，滿足日常充電需求。3. 22kW OBC：高功率快充· 應(yīng)用場(chǎng)景：高性能電動(dòng)汽車，適用于快充站�！� 充電時(shí)間：2-3小時(shí)充滿電�！� 特點(diǎn)：采用碳化硅器件，效率更高，體積更小，支持快速充電。4. 30kW及以上OBC：未來超快充電· 應(yīng)用場(chǎng)景：800V高壓平臺(tái)，支持超快充電（如10分鐘充至80%）�！� 特點(diǎn)：依賴碳化硅器件，實(shí)現(xiàn)高效率和高可靠性，目標(biāo)是將充電時(shí)間縮短至與傳統(tǒng)燃油車加油相當(dāng)。5. 未來趨勢(shì)：雙向充電與智能化· 雙向充電：支持車輛到電網(wǎng)（V2G）能量交互�！� 智能化：與電池管理、熱管理深度集成，實(shí)現(xiàn)智能充電和能量?jī)?yōu)化。

04

為什么碳化硅功率器件逐漸成為車載充電機(jī)的主流選擇？

“窮則變，變則通，通則久。”

隨著電動(dòng)汽車對(duì)充電效率和速度的要求不斷提高，傳統(tǒng)硅基器件的局限性逐漸暴露。碳化硅功率器件憑借其獨(dú)特的物理特性，成為車載充電機(jī)領(lǐng)域的新寵。

1. 碳化硅的物理優(yōu)勢(shì)：

· 高耐壓能力：碳化硅的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)2.2×10⁶ V/cm，遠(yuǎn)高于硅材料。

· 耐高溫：碳化硅的熔點(diǎn)高達(dá)300°C，適合高溫環(huán)境下的工作。

· 優(yōu)異的散熱性能：碳化硅的熱導(dǎo)率為4.9 W/cmK，能夠有效散熱，減少器件過熱風(fēng)險(xiǎn)。

2. 碳化硅與硅基器件的對(duì)比：· 硅MOSFET的局限性：硅MOSFET在連續(xù)導(dǎo)通模式下會(huì)產(chǎn)生高功率損耗，限制了其在高功率應(yīng)用中的使用。而碳化硅MOSFET能夠在連續(xù)導(dǎo)通模式下高效運(yùn)行，顯著降低損耗�！� IGBT的局限性：IGBT的開關(guān)頻率較低，導(dǎo)致磁性元件和無源組件的體積和重量增加。碳化硅功率器件的高開關(guān)頻率則能大幅減少這些組件的尺寸和重量。

正是這些優(yōu)勢(shì)，使得碳化硅功率器件在車載充電機(jī)領(lǐng)域越來越受到青睞。05隨著電動(dòng)汽車向800V甚至更高壓平臺(tái)發(fā)展，碳化硅基OBC具有怎樣的顯著優(yōu)勢(shì)？1. 更高的效率：· 低導(dǎo)通電阻：碳化硅器件在高壓平臺(tái)下具有更低的導(dǎo)通電阻，減少了電能損耗，提升了充電效率。快速開關(guān)特性· 快速開關(guān)特性：碳化硅器件的開關(guān)速度比硅基器件快得多，能夠降低開關(guān)過程中的能量損失。2. 更高的功率密度：· 高頻工作能力：碳化硅器件的高頻工作能力使得OBC可以使用更小尺寸的磁性元件，從而減小整體體積，提高功率密度。高耐壓能力· 高耐壓能力：碳化硅的高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度使其能夠承受更高的電壓，支持更緊湊的設(shè)計(jì)。3. 更好的可靠性和穩(wěn)定性：· 出色的熱性能：碳化硅的高熱導(dǎo)率使其在高溫環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定性能，減少故障風(fēng)險(xiǎn)。· 耐高壓特性：碳化硅器件能夠輕松應(yīng)對(duì)高壓環(huán)境，確保OBC在高壓平臺(tái)下長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。4. 更好地適應(yīng)新的充電需求· 支持大功率快充：碳化硅基OBC能夠高效處理高功率充電需求，滿足用戶對(duì)快速充電的期望。· 雙向充電功能優(yōu)化：碳化硅器件能夠高效實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)，支持車輛到電網(wǎng)（V2G）等新型充電模式。

06雙向OBC如何適應(yīng)不同充電場(chǎng)景并保證充電安全？雙向OBC通常采用兩級(jí)架構(gòu)：· 前級(jí)：功率因數(shù)校正（PFC）模塊：用于提高輸入功率因數(shù)并抑制高次諧波�！� 后級(jí)：DC-DC轉(zhuǎn)換器（LLC模塊）：用于滿足電池充電的電流電壓要求，并實(shí)現(xiàn)電氣隔離。通過調(diào)節(jié)輸出電壓，雙向OBC能夠適應(yīng)不同的充電場(chǎng)景，確保充電安全。例如，在電網(wǎng)充電模式下，OBC將交流電轉(zhuǎn)換成直流電為電池充電；在車輛到電網(wǎng)（V2G）模式下，OBC將電池的直流電逆變成交流電反饋到電網(wǎng)。
07雙向OBC選擇碳化硅進(jìn)行大功率設(shè)計(jì)的意義？在800V架構(gòu)下的雙向OBC設(shè)計(jì)中，碳化硅功率器件展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)：高效率：碳化硅MOSFET能夠顯著降低導(dǎo)通和開關(guān)損耗，提升整體效率。高功率密度：碳化硅器件的高頻工作能力使得OBC可以使用更小尺寸的磁性元件，減小體積和重量。簡(jiǎn)化熱管理：碳化硅的低功耗特性簡(jiǎn)化了熱管理設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。

08愛仕特有哪些產(chǎn)品適用于大功率雙向OBC？作為碳化硅功率器件及應(yīng)用方案引領(lǐng)者，愛仕特推出了適用于大功率雙向OBC的MT4系列和MT7系列碳化硅MOSFET。這些產(chǎn)品不僅具備卓越的性能，還在雙向充電技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破。
1. MT4系列(TO247-4)碳化硅MOSFET· 低導(dǎo)通電阻：適用于高壓、大電流環(huán)境，顯著降低功率損耗�！� 高可靠性：在高溫、高濕度等復(fù)雜環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定性能。
2. MT7系列(TO263-7)碳化硅MOSFET· 快速開關(guān)：支持高效的雙向能量轉(zhuǎn)換，減少開關(guān)損耗。· 優(yōu)化散熱：良好的熱導(dǎo)率確保器件在高負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行
09結(jié)語碳化硅功率器件憑借其卓越的性能，正在推動(dòng)車載充電機(jī)技術(shù)的革新。隨著電動(dòng)汽車向高壓平臺(tái)和雙向充電方向發(fā)展，碳化硅基OBC將成為未來電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的核心。愛仕特作為碳化硅技術(shù)的引領(lǐng)者，將繼續(xù)致力于為行業(yè)提供高效、可靠的解決方案，助力電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

本文地址：http://m.54549.cn/thread-883544-1-1.html 【打印本頁】

本站部分文章為轉(zhuǎn)載或網(wǎng)友發(fā)布，目的在于傳遞和分享信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)；文章版權(quán)歸原作者及原出處所有，如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，我們將根據(jù)著作權(quán)人的要求，第一時(shí)間更正或刪除。