通过车载和非车载充电系统更高效地提供电力

电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）正在迅速超越汽车市场，随着这些新车的出现，对车载和非车载充电系统的需求也在增加。然而，这些充电系统不能依靠过去的技术来满足今天的需求。它们必须能够更有效地提供电力，同时保持体积小并产生尽可能少的热量。

车载充电系统

车载充电器（OBC）有一个主要目的：将来自电网的交流电转换为存储在高压车辆电池中的直流电。这种转换都发生在实际车辆内部或“车载”。这些 OBC 系统的功率水平和充电速度可能有所不同（提供的功率越高，电池充电越快）。OBC 的另一个潜在功能是提供双向功率流。这允许车辆分配动力，而不仅仅是将其用于内部功能。双向 OBC 可用于 V2X 配电。这可以将电动汽车变成移动电源，用于电网平衡、“快速启动”电动汽车以及在偏远地区（例如露营）提供离网电力。在最小尺寸的单向和双向 OBC 中实现峰值性能设计有助于缓解消费者对长充电时间和环境危害的担忧。

车外充电系统

板外充电系统获取输入的交流电源，并将其转换为为电池系统充电所需的直流电源。术语“车外”是指非车辆本身原生的充电系统（例如，公共车辆充电站）。非车载充电器的一个关键性能方面是其快速为车辆充电的能力。例如，一些现代快速充电器可以在不到 250 分钟的时间内充电 30 英里。

用于充电系统的碳化硅

现代充电系统设计的一个主要因素是功率半导体的选择。虽然较旧的技术广泛使用硅（Si），但工程师们发现碳化硅（SiC）使这些充电系统（包括车载和板外）能够以更少的热量产生和更少的能量损失完成工作，同时需要更少的物理空间。这些更小、更轻的 SiC 充电系统以更低的成本在更短的时间内提供更多的行驶里程，使其对环境和经济友好。

应用示例：用于双向板载充电器的 650 V SiC MOSFET

使用碳化硅MOSFET（更具体地说，650 V 碳化硅MOSFET）是目前设计成功的双向板载充电器的唯一方法，而不会影响尺寸、重量和复杂性等关键设计原则。碳化硅 MOSFET 的运行温度比硅超结 （SJ） MOSFET 低得多，并且需要的热管理要少得多（更小的散热器）。反过来，这又降低了系统 BOM 成本。

此外，更少的组件导致更少的故障或破损机会。其他优点包括SiC支持的高频操作，从而全面减小了车载充电器的尺寸和重量。

用于汽车系统的碳化硅

EV/HEV设备将面临极端温度、振动和冲击载荷。因此，汽车电子系统必须特别坚固可靠，这就是为什么汽车电子委员会将某些电子产品（包括SiC产品）认证为汽车AEC-Q101认证的原因。根据AEC的说法，这意味着“设备能够通过指定的压力测试，因此可以预期在应用中提供一定水平的质量和可靠性。