【導讀】隨著消費者對電動汽車 (EV) 的需求和訴求持續增強


，直流快速充電市場在蓬勃發展
，市場對快速充電基礎設施的需求也在增加。預測未來五年的年複合增長率 (CAGR) 為20%至30%。如果您是在電力電子領域工作的一名應用
、產品或設計工程師
，遲早會參與到這新的充電係統的設計中。

zhelikenenghuichuxianyigejibenwenti，tebieshiruguoninshidiyicimianlinzheyangdetiaozhan。yinggairuhekaishisheji，congnalikaishi？guanjiandeshejikaolvyinsushishenme，yinggairuhejiejuezhexietiaozhan？ansenmei(onsemi)幫助設計人員解決這些挑戰
，我們將演示開發基於SiC功率集成模塊（PIM）的25千瓦直流快速充電樁。

開kai發fa這zhe種zhong類lei型xing的de大da功gong率lv電dian池chi充chong電dian器qi需xu要yao多duo樣yang化hua的de技ji能neng。安an森sen美mei專zhuan家jia團tuan隊dui主zhu導dao了le該gai設she計ji的de項xiang目mu協xie調tiao
，承cheng擔dan了le所suo有you硬ying件jian開kai發fa活huo動dong，並bing開kai發fa了le固gu件jian和he軟ruan件jian。該gai團tuan隊dui在zai電dian源yuan轉zhuan換huan和he電dian機ji驅qu動dong的de控kong製zhi和he算suan法fa方fang麵mian擁yong有you多duo年nian的de開kai發fa經jing驗yan。

我們將談談直流充電樁的開發過程，在每一部分探討不同的主題。我們將聚焦所麵臨的關鍵挑戰、權衡取舍，並展示如何從頭設計、構建和驗證這樣的係統。設計過程並非一帆風順，向前推進的最佳方式是快速啟動、運行和迭代。

快速直流充電樁 – 我們要構建什麼
？

在電動車生態係統中，直流充電樁提供 "快速 "和 "超快 "充chong電dian能neng力li
，與yu較jiao慢man的de交jiao流liu充chong電dian器qi形xing成cheng對dui比bi。從cong本ben質zhi上shang講jiang

，電dian動dong車che充chong電dian器qi將jiang來lai自zi電dian網wang的de交jiao流liu電dian轉zhuan換huan為wei適shi合he輸shu送song到dao電dian動dong車che電dian池chi的de直zhi流liu電dian。直zhi流liu充chong電dian的de電dian源yuan轉zhuan換huan是shi在zai電dian動dong車che外wai（"車外"）進行的，然後輸送到車輛
，功率等級從低於50千瓦到大於350千瓦（甚至更高的等級也在開發中）。更高功率的直流充電樁通常以模塊化的方式構建
，15至75千瓦（及以上）的功率塊堆疊在一個櫃子裏（圖2）。一般來說，直流充電樁的輸出電壓從150 V到1000 V
，涵蓋常見的400 V和800 V電動車電池電壓，可針對較高或較低的電壓端進行優化。

這種電源模塊的結構如下：前端一個帶有功率因數校正（PFC）的AC-DC升壓轉換器
，然後是一個DC-DC級
，提供在電網和負載（電動車的電池）之間的隔離，並調節輸出端電壓和電流（圖2）。該係統也可能是雙向的（特別是在低功率時），因此拓撲結構和設計應考慮到這一點。

安森美團隊開發的是一種具有雙向充電能力的25千瓦直流充電樁 。該係統應涵蓋廣泛的輸出電壓範圍，能夠為400 V和800 V電池的電動車充電
，經優化還可用於更高的電壓等級。輸入電壓的額定值為歐盟400伏和美國480伏的三相電網。功率級應在500 V至1000 V電壓範圍內提供25千瓦。低於500 V時
，輸出電流將被限製在50 A，降低功率以與直流充電標準如聯合充電係統(Combined Charging System ，簡稱CCS) 或CHAdeMO（圖3）的電流曲線吻合。

關於通信端口，該板將為外部接口（電源塊、充電器係統控製器、車輛
、服務和維護之間）提供隔離的CAN、USB和UART基礎架構。總的來說，設計將遵循IEC-61851-1和IEC-61851-23標準中關於電動車充電的準則。下表概述了係統要求。

開發流程

我wo們men的de團tuan隊dui遵zun循xun電dian源yuan轉zhuan換huan硬ying件jian開kai發fa流liu程cheng的de邏luo輯ji。首shou先xian是shi根gen據ju應ying用yong要yao求qiu定ding義yi實shi際ji的de直zhi流liu充chong電dian樁zhuang功gong率lv級ji。我wo們men的de案an例li總zong結jie在zai表biao格ge中zhong。這zhe些xie符fu合he市shi場chang的de需xu求qiu
，並bing遵zun循xunIEC-68515準則。這些要求有助於團隊了解目標。第一個可行性研究有助於驗證最初的要求和假設。這些將被整合為係統設計的一部分，包括（在本項目的範圍內）硬件、軟件、熱管理和機械設計、原yuan型xing和he驗yan證zheng。所suo有you基ji本ben的de係xi統tong變bian量liang和he解jie決jue方fang案an的de大da多duo數shu臨lin界jie權quan衡heng取qu舍she都dou發fa生sheng在zai可ke行xing性xing研yan究jiu期qi間jian。這zhe些xie任ren務wu和he子zi設she計ji是shi通tong過guo多duo次ci迭die代dai進jin行xing的de，其qi中zhong一yi個ge部bu分fen的de輸shu出chu和he假jia設she被bei反fan饋kui到dao另ling一yi個ge部bu分fen。其qi中zhong兩liang個ge主zhu要yao的de設she計ji活huo動dong提ti供gong了le重zhong要yao的de產chan出chu，以yi推tui進jin工gong作zuo：

●   用SPICE模型進行電源仿真

●   使用MATLAB和Simulink進行控製仿真

電源仿真對於確認工作電壓和電流、損耗、sanreyaoqiujigonglvhewuyuanyuanjiandexuanzedengfangmiandejiashezhiguanzhongyao。yidanshishijihuazhunbeijiuxu，jiuyaojinxingbaokuogonglvcanshuzaineidekongzhifangzhen
，yiquerencaiyonggaidianyuanshejidekongzhihuilukeyiyouxiaodigongzuo。zaitongguodianyuanhekongzhifangzhenzhengshishejihou
，jiuhuopihuizhiyuanlitu
、布局PCB和製造原型。一旦有了電路板，就可進行硬件啟動，功能測試和係統評定。請參考《從頭開始開發 25 kW 電動車直流充電樁》。最有價值的收獲將出現在我們解決挑戰和問題的過程中。

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