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很多乘用電動車主已經習慣了這種操作：下班回到家，把車接上家用慢充充電樁。但很多電動車主不知道的是：為電動汽車充電的，其實不是充電樁，而是車上的車載充電機。家用的充電樁，只是提供了一個標準充電接口。電動汽車充電機，按照所在位置，劃分為車載充電機和非車載充電機兩類。車載充電機，以交流電源作為輸入，輸出為直流，直接給動力電池包充電，與地面的交流充電樁適配。交流充電樁，交流輸入、交流輸出，不能直接給動力電池充電，需要連接車載充電機，進行電力變換，才能實現充電。交流充電樁內部比較簡單，基本功能就是將電網交流電引出到方便電動汽車充電的位置，并提供一個標準的充電接口，并可完成計費等額外功能，可以簡單理解為“一個帶電表的插座”。

圖1.交流充電樁

圖2.車載充電機輸出電壓（《車載充電機產業發展現狀及趨勢》 王佳）

圖3.交流充電樁輸出電流（《車載充電機產業發展現狀及趨勢》 王佳）

車載充電機的輸入端，以標準充電接口的形式固定在車體上，用于連接外部電源。車載充電機的輸出端，直接連接動力電池包慢充電接口。中華人民共和國汽車行業標準《QCT 895-2011 電動汽車用傳導式車載充電機》中規范了車載充電機的組成結構，主要分為：輸入端口，控制單元，功率單元，低壓輔助單元和輸出端口。標準的輸入接口采用工頻單相輸入220V電壓，但如果功率需要，也可以啟用兩個備用pin口，可以實現380V輸入。功率單元，一般包括輸入整流，逆變電路和輸出整流3個部分，將輸入的工頻交流電轉化成適合動力電池系統能夠接受的適當電壓的直流電。通常對于整車廠來說，車載充電機的要求是成本低、尺寸小、重量輕、壽命長，同時可靠性和安全性都較高，目前主流的乘用車領域功率一般是3.3kw、6.6kw和11kW等，客車領域一般是40kW和80kW等，按冷卻方式可分為水冷型和風冷型。

圖4.車載充電機結構示意圖（《QCT 895-2011 電動汽車用傳導式車載充電機》）

圖5.水冷型車載充電機

圖6.風冷型車載充電機

隨著技術的進步和產品設計的升級，獨立車載充電機的發展越來越受到集成化功率單元的挑戰，在如特斯拉等新能源汽車制造商的新款產品中，OBC被同DCDC或BMS等整合在一起，形成“黑箱式”結構，這對產品功率密度、熱管理性能等提出了更高的要求。

圖7：TeslaModel3的高壓箱集成布置方案

圖8.比亞迪高壓三合一方案

泰科天潤

車用碳化硅功率器件

為了滿足車載充電機市場不斷升級的實際需求，泰科天潤特開發多款不同規格和封裝形式的碳化硅功率器件。

而作為車載產品，且承擔的是充電這一功率變換部分，整車廠對于產品中元器件使用的要求，也相應提高。為了更好的滿足這樣的要求提升，車規級器件則成了首選。泰科天潤作為中國碳化硅（SiC）功率器件產業化的倡導者之一，國內首家第三代半導體材料碳化硅器件制造與應用解決方案提供商，在國內碳化硅功率器件制造商中率先完成了質量管理體系---汽車行業生產件與相關服務件的組織實施ISO9007的要求IATF16949和汽車級半導體分立器件應力測試AEC-Q101認證證書。分別從質量管理體系的專業性和產品質量的可靠性，這兩個方面保證了為整車廠提供高標準的車用碳化硅功率器件。

圖10.泰科天潤IATF16949

圖11.泰科天潤AEC-Q101

●常見的DC/DC級電路拓撲

車載充電機一般為兩級電路，前級為PFC（Power Factor Correction）級，即功率因數校正環節，實現電網交流電壓變為直流電壓，且保證輸入交流電流與輸入交流電壓同相位，根據實際設計功率需求的不同，可采用多級Boost電路并聯進行擴容；后級為DC/DC級，實現PFC級輸出直流電壓變為所需充電電壓，實現恒流/恒壓充電功能，并保證交流高壓側與直流高壓側的電氣絕緣，同樣地，根據實際設計功率需求的不同，可采用多級DC/DC電路并聯進行擴容。另外，比較常見的DC/DC級電路拓撲有移相全橋和LLC兩種。

BOOST PFC

VIENNA PFC

LLC

PSFB

從上述內容可以看出，SiC二極管一般應用于車載充電機產品中，作為PFC二極管和DC-DC次級整流二極管使用。

前級PFC選擇：

■ 單相一般采用BOOST結構，建議使用650V 10A、12A、15A、16A、20A、30A、40A等規格，TO220、TO247、TO263等封裝；

■三相一般采用VIENNA結構，建議使用1200V 10A、15A、20A、30A、40A等規格，TO220、TO247等封裝；

后級DCDC選擇：

■ LLC中，如果車載充電機最高輸出電壓小于<550V，建議使用650V 10A、12A、15A、16A、20A、30A、40A等規格，TO220、TO247、TO263等封裝；如果最高輸出電壓>550V，建議使用1200V 10A、15A、20A、30A、40A等規格，TO220、TO247等封裝；

■在PSFB中，建議使用1200V 10A、15A、20A、30A、40A等規格，TO220、TO247等封裝；

后續針對雙向OBC的應用，碳化硅MOSFET也是較好的選擇。

原文標題：碳化硅器件在車載充電機OBC上的應用

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責任編輯：haq