【導讀】盡管電動車 (EV) 起步發展略顯緩慢

，但市場接受度在不斷提高，發展速度也在不斷加快。限製EV使用的一個關鍵因素是充電點的相對缺乏
，特別是可用於“旅途中”充電的快速充電點。從某些方麵講，就是“先有雞還是先有蛋”的問題，因為在用更多的充電點克服“裏程焦慮”之前，EV的銷售是有限的，而在更多的EV上路之前，公司不願投資於充電基礎設施。

目前，為了給汽油車加油
，僅有的選擇就是去加油站，這些加油站成千上萬

，位於高速公路旁
、城市和許多城鎮。

隨著EV的出現
，情況發生了變化：雖然許多加油站會加入充電點

，但它們幾乎可安裝在車輛可停放的任何地方—工作場所、公共建築、路邊服務區、住宅街道，甚至是駕駛者自己的住所內。

EV有多種類型，混合類型（插電混動PHEV、全混動Full HEV、輕度混動MHEV）替代內燃機（ICE）這一傳統推進力源，用電動馬達和內燃機互相協助成為新的動力源；完全由電池驅動的車輛隻有電動馬達
，被稱為BEV；而萌芽的FCEV 基於燃料電池。一般來說，混合動力車可由內燃機自充電
，但有些類型（PHEV）可通過插電進行充電。

預期所有類型的電動車（xEV）的銷售在未來幾年將呈現加速增長，其中BEV和MHEV的增長最為強勁。

圖1：預測的xEV銷量(圖片來源：HIS,Omdia2020)

為了支持xEV的增長，需要充電基礎設施的相應增長。目前，絕大多數的充電點都在中國—尤其是快速充電樁
，安裝量超過80%。

圖2：2019年按國家劃分的私人和公共充電樁(圖片來源：IEA2020)

根據研究公司Research and Markets的數據
，在2020年至2027年期間，充電樁的安裝量複合年增長率 (CAGR) 將達31.8%，相關價值的CAGR將達39.8%，這表明在此期間的售價會上漲。

直流充電標準和協議

為了使xEV能被公用的充電器充電
，標準化必須到位，必須有通用協議。這在車輛經常從一個國家到另一個國家的地區

，如歐洲，尤其重要。

全球有三個主要協議
，它們來自一係列的國際標準。CHAdeMO（charge de move）於2010年在日本啟用，得到了日本主要公司（日產


、三菱、豐田
、日立

、本田等）以及一些歐洲製造商的支持。借鑒IEC6185和IEC62196等國際標準，CHAdeMO定義了一個特定的連接器。此外
，其還定義了充電器—目前最高為400 千瓦 /1000 伏，但據報道，與中國電力委員會 (China Electricity Council) 的合作關係正在考慮將充電器提高到900 千瓦。

聯合充電係統（CCS）最初由歐洲和美國的領先製造商發起
，包括大眾、奧迪、寶馬、戴姆勒、福特、通用和沃爾沃，現在也包括一些亞洲製造商。CCS的交流和直流標準來自適用的 IEC、SAE和ISO標準
，並正在製定高達350 千瓦的充電器標準。目前部署有超過33,000 個充電點，其中一半以上是50 千瓦。

最後一個標準是快速直流充電的特斯拉超級充電器，這是特斯拉汽車的專有標準。目前已經安裝了超過2 萬個站，使用特斯拉的專有連接器
，並提供高達250 千瓦的功率。為了擴大網絡
，特斯拉現在正在為一些車輛提供適配器，以使用CCS充電站。在歐洲
，一些特斯拉汽車上安裝了CCS兼容端口。

所有標準的充電時間都是由電池容量

、電荷狀態和充電站的可用功率以及車輛可能的最大充電速率決定的。例如，在100 千瓦時的充電條件下，一輛“普通”車輛需要29 分鍾才能增加266 公裏的裏程。這比給汽油車加油的3-5 分鍾要長得多，這也解釋了為什麼各組織正推動更高的充電率。

快速直流充電和相關的電源拓撲

有兩種類型的充電—車che載zai和he非fei車che載zai，該gai定ding義yi涉she及ji在zai哪na裏li進jin行xing直zhi流liu電dian轉zhuan換huan。車che載zai充chong電dian器qi將jiang交jiao流liu電dian從cong牆qiang上shang的de插cha座zuo或huo充chong電dian點dian引yin入ru車che輛liang，由you車che載zai充chong電dian器qi將jiang其qi轉zhuan換huan為wei直zhi流liu電dian，為wei電dian池chi充chong電dian。相xiang反fan，非fei車che載zai充chong電dian器qi在zai內nei部bu轉zhuan換huan為wei直zhi流liu電dian，然ran後hou向xiang車che輛liang提ti供gong直zhi流liu電dian，直zhi接jie為wei電dian池chi充chong電dian。

快速直流充電器在主動力總成中包含兩級—功率因素校正（PFC）級和DC-DC轉換級。有幾種PFC升壓拓撲結構
，適合單向充電，包括NPC、T-NPC和6開關。由於正在考慮在電力昂貴的時期利用汽車電池中儲存的能量為家庭供電，雙向工作的能力變得越來越重要。

圖3：充電可以是車載的，也可以是非車載的(圖片來源：Yole Development)

具有低內阻RDSon（在40 m以下）的碳化矽（SiC）MOSFET是首選方案
，特別是對於較高的功率範圍
，因為它們的能效比同類矽方案高。理想情況下，這些將體現在功率集成模塊（PIM）中
，因為這些集成方案提供更好的性能，並簡化設計，和減小係統尺寸
，提高可靠性。T- 中性點鉗位（T-NPC）類型也需要1200 V的二極管（或雙向工作開關），而NPC使用650 V SiC MOSFET或IGBT等開關。

對於DC-DC轉換級
，有兩種主要拓撲結構：全橋諧振LLC和全橋零電壓開關（ZVS）。LLC在初級端實現零電壓開關（ZVS），通常在次級端支持零電流開關（ZCS），這使得在接近諧振頻率的情況下，能效水平非常高。如果工作頻率是有限的，LLC轉換器就是個高效的方案，但由於相關電流共享和同步難題，並行運行是個挑戰。

總結

提供廣泛的快速充電網絡被認為是未來幾年EVxiaoliangzengchangdeguanjianchenggongyinsuzhiyi。muqianyoujigebiaozhun，meigedoulaizibutongdexingyetuanti，suiranyoumingxiandechayi，dandoutongyangxuyaogengdadegonglvhegenggaodenengxiao。SiC器件是實現快速充電的關鍵
，其對於EV的成功普及有著至關重要的作用。

來源：Onsemi

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