综述

50 kW 至 350 kW 的充电器

2020-03-13

用于高功率电动汽车快速充电器的设计系统

随着电动交通日益成为日常生活的一部分,人们对更高效充电解决方案的需求越来越大。因此,对更高的充电功率和快速充电站的需求也越来越大。建立具有高功率水平的公共充电基础设施有助于满足这些需求。着眼于此领域的要求和技术发展,您面临着为当前和未来的充电网络提供智能功率转换和管理解决方案的挑战。

对公共充电站的需求日趋升高

目前,公共充电站可以在单个装置中提供高达 150 kW 的功率。10 kV 至 30 kV 的中压变压器是充电停车场中的重要组件。它使用高功率充电器,每个充电器的输出功率高达 350 kW。在这种布置中,所有充电器均可通过在每个充电器中使用非隔离拓扑同时提供全功率。

选择正确的组件

在选择理想的功率半导体时,了解充电器功率水平十分重要。最终,合适设备的选择取决于此因素。功率范围高于 50 kW 的充电器通常使用英飞凌的 IGBT 和 CoolSiC? MOSFET 以及二极管功率模块(例如 CoolSiC? Easy 模块、IGBT EconoPACK? 和 IGBT EconoDUAL? 系列)构建。采用 50 至 100 kW 的子单元,通过堆栈这些子单元来构建功率范围高于 100 kW 的充电器。

我们的高质量功率开关组合可与整流器二极管模块无缝配合使用。所有开关都需要驱动器,而所有驱动器都需要控制。这正是我们还为电动汽车快速充电设计提供合适的 EiceDRIVER? 以及 XMC? 和 AURIX? 微控制器的原因。了解我们的 OPTIGA? 产品系列,以获得数据保护和安全性。

技术趋势

高功率充电器的目标是缩短充电时间,以使电动汽车达到能够与内燃机汽车相提并论的程度。有两种可能的充电基础设施架构:隔离初级交流侧或次级直流侧。

隔离初级交流侧

如果是充电停车场,实践证明 2 MW 至 3 MW 的整体功率设置可提供 6 到 8 个高功率充电站。电力来自中压变压器,通常是 22 kV 至 500 V,以隔离系统交流侧。接下来是交流到直流级,其中可能涉及也可能不涉及有源整流器。多脉冲无源整流是一种选项。在这种情况下,所需输入电流谐波可达 5% 至 7%。高效的 MW 变压器(约 99%)可用于降低系统的整体复杂性。隔离初级侧可以让设计师自由地将非隔离直流-直流转换器拓扑用于直流-直流转换级。通常,多相降压转换器适用于此架构,带有直流转换模块。

隔离次级直流侧

第二个基础设施架构通过堆栈 50 kW 或 100 kW 子单元达到 350 kW,适用于独立应用。

EV Charging technical trends

交流-直流系统在 EMI 滤波器后面,将交流电压转换为直流电压,通常配有可控整流器。直流-直流转换级显示在两个系统中:隔离变压器初级侧的直流电压到高频交流电压,以及次级侧的高频交流到直流电压整流。

这种功率类别采用的常见策略是使用功率模块而非分立设备。基于 IGBT 的解决方案采用 EconoPACK? 和 EconDUAL?,适用于 Vienna 整流器和 AFE 以及交流-直流转换,通常在约 20 kHz 下运行。CoolSiC? Easy 模块可使交流-直流转换器级在约 40 kHz 至 50 kHz 下运行。

EV charging power modules

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