充电工夫是消耗者和企业评价购置电动汽车的一个次要思索身分，为了收缩充电工夫，业界正在转向直流快速充电桩(DCFC)和超快速充电桩。超快速DCFC和超快速充电桩绕过了电动汽车的车载充机电(OBC)，间接向电池供给更⾼的功率，并按照电池容量以200A-500A的额定电流进⾏充电，以更高功率充电来完成大幅削减充电工夫的目的。(onsemi)电源计划部施行副总裁兼总司理Simon Keeton日前在CES2024上承受采访时所述，电动汽车市场数目的不竭激增3377体育app，为减缓消耗者对其里程焦炙与充电焦炙，设置双向OBC能够完成快速充电，还可将电动汽车看成散布式储能站回馈电网协助消峰填谷，是一种颇具本钱效益的办法。别的，他还暗示从化石能源到光伏等新型能源根底设备和储能体系，经由过程DCFC为电动汽车高效充电，是完成可再生能源转型的大趋向，对此图片为了完成更快的充电，以适配更高的电动汽车电池电压并进步团体功率服从，DCFC必需在更高的电压和功率程度下运转，这给OEM制作商带来的应战是必需设想一种能在不影响牢靠性或宁静性的状况下优化服从的架构。因为DCFC和超集成了各类元器件，包罗帮助电源、传感、电源办理、毗连和通讯器件，同时需求采⽤灵敏的制作⽅法以满⾜各类电动汽车不竭变革的充电需求，这给DCFC和超快速充电桩设想带来更多的庞大性。

　　差别的制作商可供给额定电流为40A、48A和80A的商用2级交换充电桩。别的，制作商还开辟了双向2级交换充电桩以⽀持装备双向OBC（功率⾼达11-22kW）的电动汽车。图2显⽰出交换充电和直流充电之间的差别，关于交换充电（图2左边），将OBC插⼊尺度交换插座，OBC将交换电转换为恰当的直流电为电池充电。关于直流充电（图2右边），充电桩间接给电池充电。

　　现今的电动汽车装备了最⼤额定功率为22kW的依托交换充电的OBC，而直流充电可供给更⾼的功率（凡是为25kW-400kW，在某些状况下⾼达1MW）并绕过OBC间接向电池充电，这大大节流充电工夫和增长的便利性为电动汽车带来了更多的利用处景。假如电动汽车需求八小时才气布满电，关于⻓途驾驶来讲则其实不实⽤。借助超快速充电桩，电动汽车能够在驾驶员歇息时⼤量充电，从⽽增长⻋辆通⽤性。因而，到2030年，快速和超快速直流充电桩的复合年增加率估计将超越30%以上（滥觞：Yolé Development）。⼤大都新型DCFC充电桩均采⽤双CCS毗连器和24英尺长电缆来开辟，可按照电动汽车的电池容量以100A-300A的速度对电动汽车停止充电，下一代直流超快充电桩能够以高达500A的大电流充电，并供给400kW的功率。另外一个例子是特斯拉充电桩，在其135kW和350kW充电站中利用公用的NACS毗连器。福特、通用汽车、Rivian和其他充电桩制作商如ChargePoint、EVGo、Triump和Blink都撑持在将来的电动汽车和充电桩中利用NACS毗连器。究竟上，为助力客户电动汽车直流超快速充电桩DCFC和储能体系ESS供给双向充电功用设想，在前不久的一次采访中，安森美电源计划奇迹群产业计划部初级总监Sravan Vanaparthy提到安森美已推出了九款全新EliteSiC功率集成模块(PIM)，基于碳化硅的处理计划将具有更高的服从和更简朴的冷却机制，明显低落体系本钱，与传统的硅基IGBT处理计划比拟，尺寸最多可减小40%，重量最多可减轻52%。这更松散、更轻的充电平台，将为设想职员供给快速布置牢靠、高效和可扩大的直流快充收集所需的一切枢纽构建模块，实如今短短15分钟内将电动汽车电池充电至80%。该系列PIM接纳第三代M3S SiC MOSFET手艺，供给超低的开关消耗和超高的服从，同时撑持多电平T型中性点钳位(TNPC)、半桥和全桥等枢纽拓扑，撑持25kW至100kW的可扩大输出功率段，接纳行业尺度F1和F2封装，可挑选预涂热界面质料(TIM)和压接引脚，可以完成最好热办理，制止因过热招致的体系毛病。正如Vanaparthy所夸大的：“片面的PIM产物组适用于市场上的枢纽拓扑，这使设想职员可以灵敏地为直流快速充电或储能体系使用中的功率转换级挑选适宜的 PIM。别的，安森美具有的全垂直整合碳化硅供给链，不惟一助于快速扩展产能，还确保了产物的质量和牢靠性。”直流快速充电桩设想DCFC充电桩时，有几个影响架构设想和元器件挑选的枢纽身分需求思索：⽬标服从起首，肯定需求优化服从的电压和功率范畴⾮常主要。因为充电桩在充电过程当中以差别的功率运⾏，因而体系该当针对对电力运送服从影响最⼤的状况进⾏优化。分立设想或功率集成模块分立设想供给了最⼤的灵敏性，但需求更庞大的开辟历程。⽽模块化供给了很多使⽤分立设想难以完成的机能劣势。比方，模块在单个松散的封装中集成了多个功率器件，简化了机器装配，优化了热办理，进步了牢靠性，并低落了电压尖峰和高频电磁滋扰（EMI）。电路拓扑所挑选的拓扑构造（即两电平或三电平）和充电桩能否需求单向或双向供电将终极影响元器件的挑选，有很多拓扑构造可⽤于完成直流充电桩的功率因数校订(PFC)和DC−DC转换。本文将具体引见该应⽤中使⽤的各类断绝式DC−DC拓扑，DC−DC转换常⻅拓扑以下：• 相移全桥• 全桥LLC• 变频和相移CLLC• 交织三相LLC• 双有源桥(DAB)这些拓扑包罗接纳650V或1200V开关和二极管的两电安然平静三电平体系。断绝式直流电压转换拓扑因为电动汽车电池不克不及接地，因而需求在电网和电池之间停止电断绝，电池和电⽹之间的断绝可确保充电时期对电池的庇护。电动汽车DCFC的大功率DC-DC转换必需进⾏断绝，⾼功率快速充电桩（25kW-350kW）可接纳全桥LLC拓扑、相移全桥拓扑、双有源桥(DAB)和双有源桥CLLC拓扑。全桥LLC拓扑和相移全桥拓扑包罗次级全桥整流器。这些凡是⽤于单向充电桩，双有源桥和双有源桥CLLC拓扑更常⽤于双向充电桩，超快速充电桩（400kW-1MW）凡是使⽤串连半桥LLC拓扑或快速充电电容三电平拓扑。全桥LLC拓扑全桥LLC拓扑由低级全桥电路、谐振LLC谐振回路和次级全桥整流器构成，如图3所⽰。LLC变更器可在低级完成零电压开关 (ZVS)，在次级完成零电流开关 (ZCS)，需求变频操纵来调理输出电压。LLC谐振变更器使⽤磁化电流来完成ZVS，从⽽低落关断消耗和变压器消耗，倡议将LLC拓扑⽤于具有牢固输⼊电压的窄输出电压范畴的应⽤，从而完成⾼服从。然⽽，LLC谐振变更器在轻负载前提下会碰到⾮ZVS操纵的成绩，为了⽀持轻负载前提和宽输出电压范畴，需求施行相移掌握挂壁式充电桩、PWM占空⽐掌握和混淆调制⽅案来调理输出电压。LLC变更器中的谐振电容器需求在⾼功率和⾼输⼊电压下接受⾼电压应力。

　　为了完成更⾼的功率并削减谐振电容器的应力，可以使⽤交织式三相LLC谐振拓扑，如图4所⽰。交织式三相LLC谐振变更器交织式三相LLC谐振变更器经由过程将消耗散布在三相上来完成满负载时的⾼服从，并削减电容器和电源开打开的应力。然⽽，这类拓扑构造在电池充电至额定电压时，会由于充电电流减小招致充电服从较低。为了在一切负载前提下完成更⾼的服从，需求施行切相。双相和单相谐振变更器在 50% 负载和低负载前提下将完成高服从，并在低负载前提下完成输出电压调理。

　　相移全桥 (PSFB) 变更器相移全桥(PSFB)变更器由低级全桥电路、谐振电感、次级整流桥和LC滤波器构成，如图5所⽰。PSFB变更器经由过程相移掌握和零导通消耗完成了低级开关的ZVS。然⽽，这类拓扑会对低级开关和输出整流器产⽣较着的关断消耗。

　　因为变压器次级漏感、输出⼆极管电容和输出滤波电感之间的谐振，输出⼆极管会遭到⾼压振铃的影响。为了削减输出⼆极管的电压过冲，需求采⽤有源或⽆源缓冲器。经由过程将输出电感移到低级，并将输出整流器间接毗连到输出电容，就可以够组成电流馈电移相全桥电路，这类⽅法削减了输出⼆极管的过冲并削减了振铃。电流馈电PSFB变更器合用于高效充电高压电池。双有源桥变更器双有源桥变更器(DAB)由低级全桥、变压器漏感、次级全桥和滤波电容构成，如图6所⽰。DAB变更器不需求串连电容和电感平分外的谐振元件，⽽是使⽤变压器漏感和功率开关的输出电容来完成软开关。与谐振变更器差别，DAB变更器对元件变革不太敏感。宽禁带半导体的呈现增进了DAB变更器在双向功率流使用中的提高。

　　DAB变更器合用于宽输出电压范畴和负载前提下的电池充电使用，经由过程与变压器漏感和低级开关的输出电容构成谐振电路，完成低级开关(安森美的EliteSiC MOSFETs)的ZVS。次级桥式开关完成ZCS操纵，具有较低的开关消耗，但导通消耗较⾼。经由过程在次级桥电路中使⽤低RDSon EliteSiC MOSFET，能够低落导通消耗。与其他拓扑构造相⽐，DAB变更用具有⾼密度、⾼服从、较低的元件应力和更小的滤波器元件。在DAB变更器中，功率活动是经由过程低级和次级电压的相移掌握来完成的。为了提⾼电池充电应⽤的机能，需求宽输出电压增益和一切负载状况下的ZVS前提。双相移掌握(DPS)等各类调制手艺引⼊了低级和次级开关的占空⽐掌握，供给了分外的⾃由度。DPS掌握低落了一切开关器件的应力并扩大了一切负载状况下的ZVS范畴。三相移(TPS)掌握将供给分外的⾃由度来提⾼轻负载服从，同时切换到DPS掌握来庇护变压器饱和，以削减在中等至最大负载前提下的轮回电流，纳米晶和⾮晶软磁质料的使用使得⾼服从变压器可以在⾼开关频次下运⾏。为了完成75kW及以上的⾼功率，可以使⽤交织式DAB变更器。