【導讀】隨著全球電氣化和脫碳趨勢的持續發展，電動汽車（EV）的需求預計也將以10%的複合年增長率（CAGR）增長。到2025年底，預計將有近5000萬輛電動汽車上路，這將迫切需要更多的充電樁和更快的電動汽車充電速度。本文將向您介紹電動汽車充電的類型和常見拓撲，以及Wolfspeed提供的相關解決方案。如需深入了解全麵深入的知識

，請訪問Wolfspeed的應用說明：PRD-08367：電動汽車充電功率拓撲設計指南 | Wolfspeed。

隨著全球電氣化和脫碳趨勢的持續發展，電動汽車（EV）的需求預計也將以10%的複合年增長率（CAGR）增長。到2025年底，預計將有近5000萬輛電動汽車上路
，這將迫切需要更多的充電樁和更快的電動汽車充電速度。本文將向您介紹電動汽車充電的類型和常見拓撲
，以及Wolfspeed提供的相關解決方案。如需深入了解全麵深入的知識，請訪問Wolfspeed的應用說明：PRD-08367：電動汽車充電功率拓撲設計指南 | Wolfspeed。

電動汽車充電需求不斷增長

隨著道路上電動汽車數量的增加，對其充電所需的電力需求也在呈指數級增長。據估計，到2030年，這些車輛將需要約230太瓦時（TWh，1 太瓦時 = 10 億千瓦時）的能量來為這些車輛充電，而目前的需求量為11太瓦時。為了滿足如此多的汽車和隨之而來的電力需求
，將需要近3000萬個充電機。雖然大多數充電機將安裝在個人住宅中
，但還需要安裝超過120萬個公共充電機，才能為行駛中的電動汽車提供服務。

充電類型

交流充電是典型的家庭中采用常規電源進行充電
，該電源以交流電（AC）的形式提供，因此得名。這種充電需要電動汽車中的車載充電機（OBC）將交流電轉換為直流電，這是使用交流電為電池充電所必需的做法。 

1 級交流

這是最基本的充電機，從電網接收120-240Vac（13-16A）電dian源yuan
，然ran後hou通tong過guo充chong電dian電dian纜lan將jiang其qi提ti供gong給gei電dian動dong汽qi車che。它ta是shi最zui慢man的de充chong電dian機ji類lei型xing，但dan也ye是shi最zui便bian攜xie的de，幾ji乎hu可ke以yi在zai任ren何he地di方fang插cha入ru充chong電dian，大da多duo數shu型xing號hao的de額e定ding功gong率lv通tong常chang最zui多duo為wei1kW。

2 級交流

2 級交流充電機仍然使用現成的120-240Vac電源，主要區別在於它的額定電流更高（32-40A）。這些交流充電機通常永久連接到家庭和公共場所的樁上，它們的額定功率通常高達11-22 kW。

直流充電

要減少電動汽車的充電時間，唯一的方法是采用直流充電。直流充電機繞過電動汽車中的車載充電機，直接向電動汽車的電池供電。

2 級直流充電 / 2+級 / 直流充電盒

對於20-25kW左右的功率級別，常見的解決方案將被稱為“2級”直流充電機
，盡管沒有官方正式的命名說法，這些充電機還是可以在住宅和商業場所找到。

與交流充電相比
，其最大的區別是有一個額外的內置電源模塊轉換器
，可以執行從交流到直流的整流（例如“AFE”-有源前端）。然後，該直流電流通過充電電纜饋入汽車為電池充電。根據功率器件的選擇

，它還可以提供雙向充電功能。

3 級直流快速充電（DCFC）/ 快充 / 超級充電機

3 級直流充電機通常又稱為直流快速充電機（DCFC）或超級充電機，這種類型充電機的功率水平可以輕鬆地從50kW到高達1MW之間變化。這些充電機由20、30
、50、60kW甚至更高的多個功率塊組成，以獲得所需的功率水平。根據容量的不同，這些快速充電機可以在20分鍾內為典型的電動汽車電池充電。

充電標準

就像我們有不同的充電機級別來區分功率級別一樣，充電機所使用的連接器也有不同的標準。

充電機的連接器類型

常見的 AC-DC 拓撲

對於交流／直流功率轉換，可以使用單相和三相拓撲。單相拓撲最常見於家庭充電或功率水平低於6.6kW時
，而三相拓撲更適合更高功率的充電模塊（>11kW）：

• 圖騰柱／功率因子校正（PFC）

• NPC / ANPC – 中性點接觸PFC／有源中性點PFC

• AFE – 有源前端PFC

• 維也納整流器

• T型PFC

有關每種拓撲電路、推薦部件和參考設計的知識
，請訪問Wolfspeed的應用說明：PRD-08367：電動汽車充電功率拓撲設計指南 | Wolfspeed。

常見 DC/DC 功率拓撲

將交流電源轉換為400V-800V的典型直流母線電壓後，我們現在可以將其轉換為電動汽車電池充電所需的電壓。下麵介紹的各種DC/DC拓撲可以幫助實現這一目標：

• DAB - 雙有源橋

• PSFB – 相移全橋

• LLC轉換器

• CLLC轉換器

結語

在(zai)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)的(de)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)充(chong)電(dian)領(ling)域(yu)
，人(ren)們(men)大(da)力(li)推(tui)動(dong)更(geng)高(gao)功(gong)率(lv)和(he)更(geng)高(gao)密(mi)度(du)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，以(yi)減(jian)少(shao)與(yu)典(dian)型(xing)內(nei)燃(ran)機(ji)汽(qi)車(che)相(xiang)比(bi)的(de)充(chong)電(dian)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)
，這(zhe)仍(reng)然(ran)是(shi)一(yi)個(ge)普(pu)遍(bian)的(de)瓶(ping)頸(jing)。這(zhe)導(dao)致(zhi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)采(cai)用(yong)創(chuang)新(xin)的(de)多(duo)級(ji)拓(tuo)撲(pu)來(lai)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)電(dian)力(li)需(xu)求(qiu)
，要(yao)求(qiu)電(dian)池(chi)在(zai)不(bu)運(yun)行(xing)的(de)高(gao)峰(feng)需(xu)求(qiu)期(qi)間(jian)支(zhi)持(chi)電(dian)網(wang)
，並(bing)要(yao)求(qiu)拓(tuo)撲(pu)支(zhi)持(chi)雙(shuang)向(xiang)充(chong)電(dian)。 

這兩項要求進一步強化了對更高效功率半導體開關的需求。Wolfspeed的碳化矽器件非常適合支持這些下一代要求。

(a) Wolfspeed®分立器件、(b) 模塊和 (c) 60kW LLC參考設計

文章來源：艾睿電子

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