電動(dòng)汽車充電樁作為電動(dòng)汽車的能量補(bǔ)給裝置，充電時(shí)間和壽命是關(guān)系到其性能的最關(guān)鍵因素。這就對(duì)充電樁的充電效率提出了要求。本文針對(duì)兩電平15KW SIC充電樁的解決方案進(jìn)行了分析，同時(shí)簡(jiǎn)述了其他功率的充電樁設(shè)計(jì)方案。

兩電平15KW SIC充電樁的方案簡(jiǎn)介

兩電平15KW SIC充電樁方案拓?fù)淙耘c主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，如圖1所示，采用VIENNA整流升壓(AC/DC)+全橋LLC逆變+整流，最終輸出直流電給電動(dòng)汽車充電，其核心技術(shù)賣點(diǎn)在全橋LLC逆變電路采用1200V SIC MOSFET做兩電平H橋(4顆MOS)替換CoolMOS三電平全橋(6顆MOS)，可實(shí)現(xiàn)更小的體積和更高的效能，同時(shí)兩電平控制比三電平簡(jiǎn)單，不但能降低系統(tǒng)成本，還可縮短研發(fā)周期。

圖1：兩電平15kw SIC充電樁方案拓?fù)?/p>

逆變電路最低損耗：全橋LLC+SIC MOSFET

全橋LLC軟開關(guān)技術(shù)配上零損耗的SIC MOSFET可將損耗降到最低，電路如圖2所示，而SIC MOSFET推薦CREE的全新C2M系列 SIC MOSFET，在低導(dǎo)通電阻下具有高阻斷電壓，便于并聯(lián)使用，非常容易驅(qū)動(dòng)。具體型號(hào)推薦選用漏源電壓為1200V的SIC MOSFET，型號(hào)為C2M0025120D。該型號(hào)SIC MOSFET連續(xù)續(xù)流電流在常溫下為90A，在100℃時(shí)候?yàn)?0A，用于15KW的EV charger的DC/DC上，比傳統(tǒng)的SI材料的IGBT在開關(guān)損耗上降低很多，如圖3所示，使逆變器的整體效率提上到一個(gè)較高的層次。

圖2：全橋LLC ZVS諧振DC/DC轉(zhuǎn)換(兩電平)

圖3：傳統(tǒng)的SI材料IGBT和SIC MOSFET開關(guān)波形

其他功率的充電樁設(shè)計(jì)方案如何設(shè)計(jì)呢?

1)如做更低功率的10KW、12KW充電模塊，可以選用4pcs 80mΩ的SIC MOSFET做H橋，推薦型號(hào)為C2M0080120D 1200V/20A，RDS(on)=80mΩ。如想更好的散熱，可選用8pcs 160mΩ的SIC MOSFET，推薦型號(hào)為C2M0160120D 1200V/11A，RDS(on)=160mΩ。

2)如做15KW~20KW的充電模塊，推薦用8pcs 80mΩ的SIC MOSFET實(shí)現(xiàn)。

為便于設(shè)計(jì)者更直觀的看到如上推薦的SIC MOSFET型號(hào)設(shè)計(jì)參數(shù)，提供如下表1供設(shè)計(jì)者選型使用。

表1：CREE C2M SIC MOSFET主要型號(hào)技術(shù)參數(shù)對(duì)照表

相關(guān)元件供應(yīng)

型號(hào)：C2M0080120D 品牌：CREE

型號(hào)：C2M0040120D 品牌：CREE

型號(hào)：C2M0160120D 品牌：CREE

型號(hào)：C2M0025120D 品牌：CREE

充電樁其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等)和居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動(dòng)汽車充電。充電樁一般提供常規(guī)充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機(jī)交互操作界面上刷卡使用，進(jìn)行相應(yīng)的充電方式、充電時(shí)間、費(fèi)用數(shù)據(jù)打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)。

充電樁(栓)能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、計(jì)電度、計(jì)金額充電，可以作為市民購(gòu)電終端。同時(shí)為提高公共充電樁(栓)的效率和實(shí)用性，今后將陸續(xù)增加一樁(栓)多充和為電動(dòng)自行車充電的功能。

截至目前 ， 我國(guó)電動(dòng)汽車充電站大多局限于電動(dòng)公交汽車或內(nèi)部集團(tuán)用車 ， 還沒有建成真正面向不同用戶的充電站服務(wù)網(wǎng)絡(luò) 。已經(jīng)建成或在建的比較有代表性的充電站有如下內(nèi)容 。2006 年 ， 比亞迪在深圳總部建成深圳首個(gè)電動(dòng)汽車充電站 。

2008 年 ， 北京市奧運(yùn)會(huì)期間建設(shè)了國(guó)內(nèi)第一個(gè)集中式充電站 ， 可滿足 50 輛純電動(dòng)大巴車的動(dòng)力電池充電需求 。

2009 年 10 月 ， 上海市電力公司投資建成上海漕溪電動(dòng)汽車充電站 ， 是國(guó)內(nèi)第一座具有商業(yè)運(yùn)營(yíng)功能的電動(dòng)汽車充電站 。2009 年底 ， 北京首科集團(tuán)在健翔橋建設(shè)完成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)包含完整智能微網(wǎng)的北京純 電動(dòng)乘用車示范充電站 。

2009 年 12 月 31 日 ， 南方電網(wǎng)投產(chǎn)的首批電動(dòng)汽車充電站 ( 樁 ) 在深圳建成投運(yùn) ， 建設(shè)規(guī)模為 2個(gè)充電站 、134 個(gè)充電樁(栓) 。

2010 年 3 月 31 日 ， 國(guó)家電網(wǎng)公司唐山南湖充電站建成投運(yùn) ， 是我國(guó)首座國(guó)家電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)充電站 ， 可同時(shí)為 10 臺(tái)電動(dòng)汽車按快充和慢充兩種方式進(jìn)行充電作業(yè) 。

審核編輯：湯梓紅