目前电动汽车的充电方式分为两种:一种是车外使用,地面式充电桩,另一种是车内使用,即车载充电机OBC.
车载充电机实现电动汽车与电网之间能量转换,也可以分为单向和双向,单向直接向汽车电池充电,双向则电池也可以反向将能量回馈到电网。
目前车载充电机OBC发展迅速,KW级已经实现多种量产‘
单向OBC:3.3KW,6.6KW,11KW,22KW;
双向OBC:3.3KW,6.6KW,11KW;
在材料上,采用SIC/GaNmos得到了大量的应用;
充电桩在大功率、高电压、双向、超级快充、宽范围等特点上实现了快速的飞跃式发展。
而OEM整车厂也开始了大范围的自我研发,比如比亚迪等车厂。
OBC正向充电过程:
电网侧将电能通过AC/DC进行输出,经过DC/DC变压后再送入到电池端;
OBC反向馈能过程:
动力电池通过DC/DC反向将多余的能量联通DC/AC环节,将能量释放回电网内部;
其中DC/DC的拓扑结构选择对于能量的传递和消耗影响很大;
不同的拓扑搭建对于效率影响也是不同的。DAB和LLC对比下,LLC能够获得更高的效率和更低的EMI。
典型的双向OBC电路拓扑结构如下所示:
采用高效率的双电感设计,降低EMI和反向恢复时间
而在元器件选择上,应选择快速主开关和快速反并二极管来进行切换,
采用常规IGBT并不能满足高效率的部分要求,所以需要选择能快速释放的元件;
快速IGBT在前端可以快速响应,首推汽车级的器件,能够满足电路延时、信号降噪和控制算法等方面的需求,英飞凌的IKW4N65F5A,耐压650v,损耗01mJ,这种元器件基本都可以满足常规要求。
采用LLCDC/DC网络增益计算:
对于网络增益的参数计算后可以设计电路内部电容的选取,保证内部吸收回路;
为了电压和频率的可调性能,要合理选取合适的电容。
双向LLC设计过程中,需要考虑的技术难点解决,比如谐振回路开通或者关断过程中电流过大等,脉冲设计等;
需要考虑电路的工作效率,包括正向的和反向的,这就要求控制方面的精准性,在正向和反向的时候能够快速切换;
采用设计方案
为什么选择SIC器件?
可以改善电路的性能,提升LLC电路的工作效率,增强可靠性,减少开通和关断时间,增强电路抗扰性能;
在户口使用时,OBC已经有所应用,直接便携式可以携带,如下所示
其中有采用的参考方案