上海貝嶺在汽車直流充電樁充電模塊應用的產品解決方案

　　一、概述

　　隨著新能源汽車技術的快速發展，終端應用滲透率正迅速提高，在可預見的未來，整個新能車市場的規模將會持續擴大，邁向規?；?、高質量發展階段。充電樁作為新能源汽車產業鏈的重要一環，加快充電樁配套設施的建設和完善對于緩解補電焦慮，推動電動汽車更深層次的普及至關重要。為了適應用戶快速、安全的充電需求，提升充電樁的功率等級和效率是其發展的主流方向。

　　二、直流充電模塊工作原理及拓撲結構

　　直流充電樁與電網連接，經過整流升壓后，輸出可調直流電給動力電池進行充電，具備調壓范圍寬、輸出功率高，充電速度快等特點，得到了廣泛應用，其整體結構框圖如圖1所示。功率部分由多個直流充電模塊并聯構成，隨著直流充電樁功率的持續提高，其充電模塊的功率等級亦隨之增大，從主流的20kW/30kW逐步提升至40kW/50kW及以上。其系統框圖如圖2所示。

　　圖1 直流充電樁結構框圖

　　資料來源：充電樁熱設計問題思考

　　圖2 直流充電樁系統框圖

　　直流充電模塊的功率回路由AC/DC、DC/DC兩部分組成。AC/DC部分連接電網側，用于整流和功率因素校正；DC/DC部分輸出可調直流電壓，滿足不同類型電池的充電需求。

　　圖3 直流充電模塊結構圖

　　典型的單向直流充電模塊的拓撲結構如圖4所示。AC/DC部分采用三相維也納PFC，該拓撲可以有效降低功率器件電壓應力，開關頻率較高，有效降低磁性器件體積，提升系統的功率密度。DC/DC部分采用原邊串聯、副邊交錯并聯的LLC拓撲，可以實現原邊ZVS和副邊的ZCS，降低系統損耗，提升充電效率。

　　圖4 直流充電模塊典型拓撲結構

　　隨著V2G、V2X等技術的發展，直流充電樁需要實現能量的雙向流動，助力新能源行業更高質量發展。典型的雙向拓撲結構如圖5所示，前后級均可使用1200V的功率器件。此應用中，高壓MOSFET將會展現出優異的器件特性。

　　圖5 雙向直流充電模塊典型拓撲結構

　　三、貝嶺器件選型方案

　　針對直流充電樁領域，貝嶺可提供完整的芯片選型解決方案，覆蓋功率鏈和信號鏈等眾多產品，產品型號完善、性能優異。貝嶺功率器件與積塔半導體深度融合，包含MOSFET、IGBT、等全系列產品，為高可靠直流充電模塊設計提供助力，具體選型如表1所示：

功率器件選型列表：

充電樁芯片選型列表：