一、概述
隨著新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展,終端應(yīng)用滲透率正迅速提高,在可預(yù)見的未來,整個(gè)新能車市場的規(guī)模將會(huì)持續(xù)擴(kuò)大,邁向規(guī);、高質(zhì)量發(fā)展階段。充電樁作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),加快充電樁配套設(shè)施的建設(shè)和完善對于緩解補(bǔ)電焦慮,推動(dòng)電動(dòng)汽車更深層次的普及至關(guān)重要。為了適應(yīng)用戶快速、安全的充電需求,提升充電樁的功率等級(jí)和效率是其發(fā)展的主流方向。
二、直流充電模塊工作原理及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
直流充電樁與電網(wǎng)連接,經(jīng)過整流升壓后,輸出可調(diào)直流電給動(dòng)力電池進(jìn)行充電,具備調(diào)壓范圍寬、輸出功率高,充電速度快等特點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用,其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。功率部分由多個(gè)直流充電模塊并聯(lián)構(gòu)成,隨著直流充電樁功率的持續(xù)提高,其充電模塊的功率等級(jí)亦隨之增大,從主流的20kW/30kW逐步提升至40kW/50kW及以上。其系統(tǒng)框圖如圖2所示。
圖1 直流充電樁結(jié)構(gòu)框圖
資料來源:充電樁熱設(shè)計(jì)問題思考
圖2 直流充電樁系統(tǒng)框圖
直流充電模塊的功率回路由AC/DC、DC/DC兩部分組成。AC/DC部分連接電網(wǎng)側(cè),用于整流和功率因素校正;DC/DC部分輸出可調(diào)直流電壓,滿足不同類型電池的充電需求。
圖3 直流充電模塊結(jié)構(gòu)圖
典型的單向直流充電模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。AC/DC部分采用三相維也納PFC,該拓?fù)淇梢杂行Ы档凸β势骷妷簯?yīng)力,開關(guān)頻率較高,有效降低磁性器件體積,提升系統(tǒng)的功率密度。DC/DC部分采用原邊串聯(lián)、副邊交錯(cuò)并聯(lián)的LLC拓?fù)洌梢詫?shí)現(xiàn)原邊ZVS和副邊的ZCS,降低系統(tǒng)損耗,提升充電效率。
圖4 直流充電模塊典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
隨著V2G、V2X等技術(shù)的發(fā)展,直流充電樁需要實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng),助力新能源行業(yè)更高質(zhì)量發(fā)展。典型的雙向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示,前后級(jí)均可使用1200V的功率器件。此應(yīng)用中,高壓MOSFET將會(huì)展現(xiàn)出優(yōu)異的器件特性。
圖5 雙向直流充電模塊典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
三、貝嶺器件選型方案
針對直流充電樁領(lǐng)域,貝嶺可提供完整的芯片選型解決方案,覆蓋功率鏈和信號(hào)鏈等眾多產(chǎn)品,產(chǎn)品型號(hào)完善、性能優(yōu)異。貝嶺功率器件與積塔半導(dǎo)體深度融合,包含MOSFET、IGBT、等全系列產(chǎn)品,為高可靠直流充電模塊設(shè)計(jì)提供助力,具體選型如表1所示:
表1 功率器件選型列表
功能單元 |
應(yīng)用拓?fù)?/span> |
電壓等級(jí) |
產(chǎn)品 |
產(chǎn)品類型 |
封裝類型 |
前級(jí)AC-DC |
三相維也納PFC |
650V |
BLG40T65FDK-F |
IGBT單管 |
TO247-3L |
BLG50T65FDKA-F |
TO247-3L |
||||
BLG60T65FDK-F |
TO247-3L |
||||
BLG75T65FDK-F |
TO247-3L |
||||
后級(jí)DC-DC |
全橋LLC/DAB |
600V/650V |
BLS60R020F-F |
MOSFET單管 |
TO247-3L |
BLS65R041F-F |
TO247-3L |
||||
1200V |
BLC40N120-Z |
TO247-4L |
|||
BLC16N120-Z |
TO247-4L |
||||
BLC13N120-Z |
TO247-4L |
||||
輔助電源 |
單管反激 |
1500V |
BL3N150-P |
TO220 |
|
BL4N150-P |
TO220 |
||||
1200V |
BL3N120-P |
TO220 |
|||
BL4N120-P |
TO220 |
||||
BL6N120-P |
TO220 |
||||
900V |
BL9N90-P |
TO220 |
|||
BL4N90-P |
TO220 |
同時(shí),貝嶺擁有較為完善的電源管理、信號(hào)鏈產(chǎn)品可供選擇,產(chǎn)品質(zhì)量可靠、供應(yīng)穩(wěn)定,具備專業(yè)的全流程技術(shù)支持及售后服務(wù)能力。選型參考如表2所示:
表2 充電樁芯片選型參考
產(chǎn)品 |
型號(hào) |
特性 |
電源管理芯片 |
ME1117 |
LDO |
BL78L05D |
三端穩(wěn)壓器 |
|
ME8206 |
AC-DC控制器 |
|
通訊接口芯片 |
BL3085 |
RS485收發(fā)器,最大速率500K |
BL7385 |
隔離485收發(fā)器,最大速率500K |
|
BL7390 |
隔離高速485收發(fā)器,最大速率10M |
|
BL13232ETS |
RS232收發(fā)器 |
|
BL1571/1571V |
CAN接口芯片 |
|
BL7371 |
隔離CAN接口 |
|
物聯(lián)網(wǎng)計(jì)量芯片 |
BL0972 |
直流計(jì)量芯片 |
BL66A0242 |
直流計(jì)量SOC |
|
BL0939 |
雙路免校準(zhǔn)交流計(jì)量 |
|
BL0942 |
單路免校準(zhǔn)交流計(jì)量 |
|
存儲(chǔ)器 |
BL24CXXX |
2K~2M EEPROM |
RTC芯片 |
BL5372 |
實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 |
BLX8563 |
實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 |
|
達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng) |
ULN2803 |
輸出8通道達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng) |
ULN2003 |
輸出7通道達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng) |