力特碳化硅和氮化镓功率器件和模块助力电动汽车充电站应用设计,助力电动汽车发展

2019-12-06 Littelfuse

目前,电动汽车(EVs)和插电式混合动力汽车(HEVs)的数量低于内燃机汽车。然而,汽车向混合动力和电动的转变正在加速。预计到2020年,汽车销量将增长40%左右,从2017年的420万辆增至3030万辆。报告中的数据各不相同,但所有报告都预测,在未来几年,我们将看到混合动力汽车和电动汽车以惊人的速度增长。汽车转变为电动车,就像是今天的一条安静的乡间小路转变成明天的六车道高速公路。


图1 直流充电系统采用多种电路保护和功率半导体技术



这种转变的速度取决于许多因素,目前存在两个最大的限制,一个是缺乏车辆充电的基础设施,另外一个是充电需要消耗一定的时间。所以搭建一个直流快速充电站的网络是非常重要的。


出人意料的是,直流快速充电站的增长是平稳的,因为混合电动汽车不使用直流充电,并且不是所有的电动汽车都能使用快速充电。专家预测到2023年将会有2000个直流快速充电站,其中充电功率超过50千瓦的真正快速的充电站很少。


然而,这些充电站将对电子行业产生巨大的影响。直流快速充电站的功率半导体数量非常大,即使单元数量很少,到2030年功率半导体器件的总市场也可能超过1.2亿个。充电系统的增长速度预计将在2030年左右达到爆炸式增长,因此功率半导体器件和相关组件的市场预计将呈指数级增长。


随着美国、中国和欧洲领导人推动汽车向混合动力汽车和电动汽车的转变,以实现减少二氧化碳排放和提高燃料效率标准的目标,政府监管和立法正在推动这一增长。


单次充电的有限续航里程一直是消费者面临的一个挑战。但电池技术在过去几年里一直在改进。在电池成本下降的同时,电池充电容量和功率密度在增加。随着电池重量更轻、电力更强,我们将看到新型电动汽车的行驶里程达到300英里甚至更远,非常接近内燃机汽车的行驶里程。这些都提高了消费者的接受度。


另一项技术是碳化硅和氮化镓功率半导体器件和模块的出现。50千瓦及以上的电动汽车充电站需要高效的功率转换。功率损耗的每一个百分比都给如何处理散热带来了工程上的挑战。


图2 Littelfuse的碳化硅(SiC) MOSFET和肖特基(Schottky)二极管,

为电动汽车充电应用而设计,可以提供低功率开关损耗


想象一下,一个消费者想要在一个能够提供超过50千瓦的功率的直流快速充电站为汽车充电。这涉及到高电流,因此充电电缆的损耗会使其过热。这意味着设计将需要冷却电缆,这是一个老一代的充电站不需要考虑的复杂的问题。


物理学正在推动行业寻找在功率转换期间提供更高功率效率的新技术。设计工程师们接纳宽带隙(WBG)功率半导体器件,因为这些技术降低了功率损耗,尤其是碳化硅器件已经变得非常可靠且更便宜,这有助于实现向电动汽车的转换。

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  • 这条线飞了 Lv4. 资深工程师 2019-12-12
    新能源汽车充电桩还是比以前好用多了
  • 散装特仑苏 Lv5. 技术专家 2020-02-10
    学习
  • 135******17 Lv4. 资深工程师 2020-02-03
    支持,赞一个
  • 破帽遮颜 Lv4. 资深工程师 2020-02-01
    学习
  • 游来游去 Lv8. 研究员 2020-01-27
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  • 飞哥哥 Lv5. 技术专家 2020-01-27
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  • 风一样的男子 Lv5. 技术专家 2020-01-25
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