不同功率的充電樁設計方案總結

電動汽車充電樁作為電動汽車的能量補給裝置，充電時間和壽命是關系到其性能的最關鍵因素。這就對充電樁的充電效率提出了要求。本文針對兩電平15KW SIC充電樁的解決方案進行了分析，同時簡述了其他功率的充電樁設計方案。

兩電平15KW SIC充電樁的方案簡介

兩電平15KW SIC充電樁方案拓撲仍與主流拓撲結構一致，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汽車充電，其核心技術賣點在全橋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)，可實現(xiàn)更小的體積和更高的效能，同時兩電平控制比三電平簡單，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充電樁方案拓撲

逆變電路最低損耗：全橋LLC+SIC MOSFET

全橋LLC軟開關技術配上零損耗的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，在低導通電阻下具有高阻斷電壓，便于并聯(lián)使用，非常容易驅動。具體型號推薦選用漏源電壓為1200V的SIC MOSFET，型號為C2M0025120D。該型號SIC MOSFET連續(xù)續(xù)流電流在常溫下為90A，在100℃時候為60A，用于15KW的EV charger的DC/DC上，比傳統(tǒng)的SI材料的IGBT在開關損耗上降低很多，如圖3所示，使逆變器的整體效率提上到一個較高的層次。

圖2：全橋LLC ZVS諧振DC/DC轉換(兩電平)

圖3：傳統(tǒng)的SI材料IGBT和SIC MOSFET開關波形

其他功率的充電樁設計方案如何設計呢?

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實現(xiàn)。

為便于設計者更直觀的看到如上推薦的SIC MOSFET型號設計參數(shù)，提供如下表1供設計者選型使用。

表1：CREE C2M SIC MOSFET主要型號技術參數(shù)對照表

相關元件供應

型號：C2M0080120D 品牌：CREE

型號：C2M0040120D 品牌：CREE

型號：C2M0160120D 品牌：CREE

型號：C2M0025120D 品牌：CREE

充電樁其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(公共樓宇、商場、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。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交互操作界面上刷卡使用，進行相應的充電方式、充電時間、費用數(shù)據(jù)打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。

充電樁(栓)能實現(xiàn)計時、計電度、計金額充電，可以作為市民購電終端。同時為提高公共充電樁(栓)的效率和實用性，今后將陸續(xù)增加一樁(栓)多充和為電動自行車充電的功能。

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

2008 年 ， 北京市奧運會期間建設了國內第一個集中式充電站 ， 可滿足 50 輛純電動大巴車的動力電池充電需求 。

2009 年 10 月 ， 上海市電力公司投資建成上海漕溪電動汽車充電站 ， 是國內第一座具有商業(yè)運營功能的電動汽車充電站 。2009 年底 ， 北京首科集團在健翔橋建設完成了國內第一個包含完整智能微網(wǎng)的北京純 電動乘用車示范充電站 。

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

2010 年 3 月 31 日 ， 國家電網(wǎng)公司唐山南湖充電站建成投運 ， 是我國首座國家電網(wǎng)典型設計充電站 ， 可同時為 10 臺電動汽車按快充和慢充兩種方式進行充電作業(yè) 。

審核編輯：湯梓紅