【技术】如何实现充电桩充电高速又高效？
充电桩之火，已经熊熊燃烧了几年，国家推行新能源车的战略稳步推进。
现在的充电桩市场，有国企投入，国家电网主导，在逐步部署，一些城市的公共交通，出租车也已经实现了纯电动（比亚迪是个很好的实施者）；还有民营资本投入，企业和个人可参与投资建设公共停车场，提供充电服务运营维护。
政策上强有力的支持，充电桩产业可谓是全面开花。
然而这几年来，充电桩的发展还是面临比较大的几个难点，包括场地问题，商业模式问题，运行成本问题，但最主要的也是用户最关心的莫过续航能力和充电时间问题。
续航问题主要是电池问题，这个受制于电池的材料、体积等因素，暂且不做详细讨论。充电速度问题，特斯拉的超级充电站20分钟可充满50%电量，40分充满80%，75分钟充满全部电量。
充电设备是整个充电站电气系统的核心部分，一般分为交流充电装置和直流充电装置；交流充电装置提供电池慢充功能，直流充电装置，实现电池快充功能，按功率输出分等级，功率越大，等级越高，充电速度越快。
本文讨论直流充电装置功率控制部分，以下为直流充电桩功率控制原理框图：
图1：直流充电桩功率控制部分原理框图
直流充电桩采用三相四线制供电，可以提供足够的功率，输出的电压和电流调整范围大，可以实现快充的要求。输入电压采用三相四线AC380V±15%，频率50Hz，输出为可调直流电，直接为电动汽车的动力电池充电。
简而言之，直流充电桩是通过内部AC-DC充电模块，将交流转换成直流，并调整提升电压和电流，给电动汽车动力电池充电。
由图上可知，进行AC-DC转换，DC-DC转换，核心部分是控制MOSFET/IGBT的操作来实现。高功率密度、高压、大电流IGBT功率模块则是核心中的核心，功率密度越高，电力驱动系统的设计则越紧凑，在相同体积下就能发挥更大功率。这使得IGBT在功率控制部分当中的作用非常之关键。
凭借电源转换器领域设计低损耗IGBT的专业知识，瑞萨电子优化了第八代IGBT--G8H系列，在过程结构中采用独特的沟槽栅配置 。相较于以往的IGBT产品，沟槽栅结构具有更快的转换性能，这是IGBT性能指标的一个基本特征，同时，还通过降低饱和电压减少了传导损耗（Vce（饱和）。此外，G8H系列产品的性能指数与之前的第七代IGBT相比改进了30%，有助于为充电桩系统降低功耗并改善整体性能。
推出的六种新产品额定功率分别为650V /40A、50A、75A、1250V / 25A、40A和75A。瑞萨也为带内置二极管的1250V IGBT实现了业界首款TO-247 plus封装，它为系统制造商提供了更大的电路配置灵活性。
新型第八代IGBT G8H系列应用在充电桩上主要有以下优势：
1）切换更快，具有业界领先的超低功耗特性，是反相电路的理想选择
新型IGBT采用最先进的工艺技术，开发了独特的沟槽栅配置。可实现快速切换性能和低饱和电压（VCE（饱和））特性，性能指数改善了30%。
2）低开关噪声，无需安装外部栅极电阻
第八代IGBT在切换期间产生的栅极噪声大大减少，这样充电桩的设计工程师便可拆卸之前为降低噪音而安装的栅极电阻，从而减少元件数量，加强设计的紧凑性。
3）TO-247封装具有优异的散热性，可确保在175℃的高温下运行
TO-247封装底面由金属制成，这样IGBT功耗所产生的热量可快速散发。新器件可适应175℃的高温，有助于改善因大功率级传输而易升温的充电桩系统的性能和可靠性。
4）TO-247plus离散封装类型中首个带内置二极管的1250V IGBT，可用于额定功率为100C的75A电流环
在业内实现了首个采用离散TO-247 plus封装带内置二极管的1，250V IGBT。低损耗和芯片尺寸更小的特点，通过在额定功率为100C的75A电流带中使用离散封装器件，充电桩系统设计可实现只有离散器件具备的增强电路配置的灵活性，且可轻松提高系统的功率容量。
有了这款产品，直流充电桩中的快速，高效充电将会更简单快捷的实现，且成本可控制到最优。G8H可实现完美替换其他厂家的COOLMOS产品，并帮助设计人员提供最好最优的方案。
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评论
全部评论（131）
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plhust Lv7. 资深专家 2020-07-17nice -
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阳光1212 Lv6. 高级专家 2019-01-21好 -
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小白扬 Lv5. 技术专家 2019-01-21学习 -
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闲云 Lv7. 资深专家 2019-01-17芯片不错 -
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V766 Lv7. 资深专家 2019-01-17学习了 -
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喜子 Lv4. 资深工程师 2019-01-16换电池 -
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AUTOSAR Lv4. 资深工程师 2019-01-15回不去了 -
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bluefantasy Lv8. 研究员 2019-01-13学习学习 -
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大方 Lv7. 资深专家 2019-01-12学习 -
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