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探讨转换效率与高速电源转换之间的关系

一辆纯电动车(EV)充溢电必要多久?假如借助家用交流电源的话,生怕怎么也得花上一全部晚上。为办理充电光阴问题,三级「快速」直流充电技巧应运而生,有望将充电光阴从数小时削减至数分钟。本文中,我们将探究转换效率与高速电源转换之间的关系,并揭示新型宽带隙技巧异常得当此类事情的来由。

充电光阴和续航里程一样紧张

纯电动车正越来越盛行,而跟着潜在用户对它们的懂得愈发深入,纯电动车极有可能迎来更快速的成长。根据美国能源信息署(EIA)猜测,从2018年到2050年,续航里程达到160.9km、321.8km和482.8km级其余纯电动乘用车将实现29%的增长。得益于美国联邦和各州为刺激纯电动车需求而颁布的法案和勉励步伐,更多破费者如今都乐意在购买新车时将纯电动车列入候选中。不论破费者此举是出于「保护地球情况」的「政治精确」,照样颠末具体、明智的考察之后做出的卖力决策,续航里程必然会是选择历程中绕不以前的话题,一些思绪加倍深入的破费者可能会进一步斟酌充溢电所必要的光阴。在绝大年夜多半车主看来,纯电动车充电就好比燃油车加油,后者花费的光阴显然不会跨越10到15分钟;然而,对付纯电动车,现实却很骨感:大年夜多半纯电动车都采纳车载交流充电规划,必须花上整整一个晚上或者至少好几个小时才能充溢电(表1)。今朝,美国全国范围内支配的纯电动车充电桩大年夜都是一级充电桩(平日采纳家用交流电)或二级充电桩(接入三订交流电的泊车场和零售场所)。上述充电级别是由美国汽车工程师协会(SAE)定义的,该协会的J1772标准规定了一级和二级充电桩的插头和插座结构要领。对付二级和三级充电桩,SAE规定了一种组合的插头和插座制式。

表1:纯电动车充电桩的类型,列出了各类充电级别以及对应的充电光阴和功率需求(滥觞:安森美半导体)

正如表1所示,假如纯电动车要解犹如燃油车一样平常的「快速回血」技能,就必须借助四级充电桩和支持直流充电的车辆。实现四级充电必要极高的功率,并且其设计重点不再是车载交-直流充电桩,而是大年夜功率、高效率的直流充电桩。如今,四级充电桩虽然在技巧上可行,但它对当地电网的要求极高,是以在综合斟酌充电光阴、资源和电网承载能力三者平衡的环境下,三级充电桩成为了一种颇有出路的办理规划。

快速、大年夜功率三级充电桩的设计

三级充电桩也称为「快充」充电桩,最大年夜可供给500A电流,需采纳高效三相电源转换拓扑,这种拓扑平日应用带直流-直流转换器、基于Vienna整流器的功率因数校对(PFC)措施(图1)。这种交流-直流转换措施充分使用了电网三相电源中三个互不相同的电平,能够以高效率、高密度、低物料耗损的要领实现所需输出功率。

图1:采纳Vienna PFC转换器拓扑的纯电动车三级充电桩(滥觞:安森美半导体)

采纳Vienna拓扑有着诸多上风,但也会带来不小的寻衅,由于采纳该拓扑必要实现大年夜功率高频转换开关操作,此举还会孕育发生开关损耗,加之转换损耗所孕育发生的热量也必要得到处置惩罚。这些寻衅以及充电设备的位置所带来的空间限定,驱策着电源设计工程师赓续寻求逾越当今硅基二极管MOSFET特点的半导系统体例程技巧。

作者简介

Robert Huntley是一位具有HND资格认证的工程师和技巧作家。他拥有电信、导航系统和嵌入式利用工程等专业背景,代表贸泽电子撰写了各类技巧和实践文章。

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