充电桩用基本半导体详解
根据中汽协数据显示,2022年全年国内新能源汽车呈现持续快速增长,产销达到705.8 万/688.7万量,同比增长96.9%/93.4%,市场占有率达到25.6%。
中汽协预计2023年我国新能源汽车销量将达 900万辆,同比增长35% 。
充电桩是新能源车领域的基础设施。
发改w披露,截至2021年底,全国充电设施规模达到 261.7万台,换电站1298 座,服务近800万辆新能源汽车,国家和地方已积极出台一系列产业鼓励政策,将切实推动充电桩的高效建设和合理布局。
据发改w《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》,到“十四五”末,我国电动汽车充电保障能力将进一步提升,形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系,能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求。
新能源车销量持续增长,充电桩面临较大缺口以及充电速度的改善。
大功率快充未来已来
目前国内常见的普通快充设备充电时间仍需要 40min左右,而慢充则需要8h左右,新
能源车厂商纷纷布局充电更快的大功率充电方案。
2021年9月,比亚迪发布e平台 3.0,有 800v闪充功能,实现充电5分钟续航150公里;
2021年11月,小鹏汽车在2021广州车展展示的g9车型成为国内首款基于800v高压 sic 平台的量产车,充电5分钟最高可补充续航 200 公里;
理想汽车将同步研发whale以及shark平台 800v高压架构车型,并配备400kw大功率充电桩,计划于2023年以后每年至少推出两款高压纯电动汽车,实现充电10分钟续航400公里。
高压平台快充方案对于充电桩所采用的功率器件的耐压性、转换效率、导通损耗等性能要求更高。
充电模块
充电模块是充电桩的核心部件,技术迭代进入快车道。
充电包括直流充电和交流充电。
交流充电桩:本质是一个带控制的插座,主要包含交流电表、控制主板、显示屏、急停旋钮、 交流接触器、充电枪线等结构,结构较为简单,需要车载充电机自己进行变压整流,几乎不 涉及功率器件。
直流充电桩:其结构更为复杂,包括充电模块、主控制器、绝缘检测模块、通信模块、主继 电器等部分,其中充电模块又称功率模块,是充电桩行业具有技术门槛的核心部件,约占据 充电桩总成本的 50%;
核心功能是将电网中的交流电转化为可直接向电池充电的直流电,组 成部分包括半导体功率器件、集成电路、磁性元件、pcb、电容、机箱风扇等,半导体功率器 件成本占充电模块总成本的 30%,是充电模块的关键组成部分。
功率器件
充电模块作为充电桩的核心部件,其核心功能的实现主要依托于功率半导体器件发挥整流、 稳压、开关、变频等作用,随着用户更加追求充电系统的小型化、高效化,功率器件作为充 电桩的核心器件,也面临着不断优化和升级。
目前国内充电桩所采用的功率器件主要是硅基mosfet(金属氧化物半导体场效应管) 和 igbt。
igbt是由 bjt(双极型三极管)和 mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式 功率半导体器件,兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点,是电力电子领域较为理想的开关器件。
不过又出现新的技术碳化硅器件,相比igbt,碳化硅器件不需要进行电导率调制即能够实现高耐压、低阻抗,开关速度更快。
据半导体投资联盟,与传统硅器件相比,碳化硅模块可以帮助充电桩提升近30%的输出功率、 减少50%左右的损耗,并增强充电桩的稳定性。
基本半导体—碳化硅mosfet
基本半导体自主研发的碳化硅 mosfet 具有导通电阻低,开关损耗小的特点,可降低器件损耗,提升系统效率,更适合应用于高频电路。在新能源汽车电机控制器、车载电源、太阳能逆变器、充电桩、ups、pfc 电源等领域有广泛应用。
碳化硅驱动
1、半桥两并联功率单元
该产品是青铜剑科技为基本半导体碳化硅 mosfet 量身打造的解决方案,搭配基本半导体to-247-3 封装碳化硅 mosfet。
2、通用型驱动核
1cd0214t17-xxyy 是青铜剑科技自主研发的一系列针对于单管碳化硅mosfet 的单通道驱动核,可以驱动目前市面上大部分 1700v 以内的单管碳化硅 mosfet, 该驱动核设计紧凑,通用性强。
1cd0214t17-xxyy 是青铜剑科技自主研发的一系列针对于单管碳化硅mosfet 的单通道驱动核,可以驱动目前市面上大部分 1700v 以内的单管碳化硅 mosfet, 该驱动核设计紧凑,通用性强。
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