聊聊SiC在车载充电机的应用
2赞最近Jason同学比较忙,我就代替他写一下SiC的应用情况,在国内BYD和Shinry在应用上走的比较快,在Jeffrey B. Casady博士的《Silicon Carbide in Automotive》内,有过一张图。
BYD搞这个大部是多串联电池撑起了高电压,提升系统的效率
Shinry搞这个是因为国内大巴电池大容量(高额补贴的需求)需要使用较高的电压
the Cree C2M0080120D 1200 V SiC MOSFET was designed into the HEV/EV power converter in an HEV/EV bus using a 750 V DC input and 27 V DC output with an active clamp topology.
The DC-DC topology with SiC MOSFET is active clamp forward topology.
SiC MOSFET的改进在于
效率提升 raising efficiency from 88 % to 96 %(reduced peak power losses by 60 %)
体积下降 reducing size and weight by 25 % to 60%,
散热容易 eliminating cooling fans, which realized reductions in both cost and audible noise
这个简单些,等Jason一段时间来解释下。
今天重点还是谈谈车载充电机,我们来谈《Low-Cost, Highly Integrated, Silicon Carbide Multi-Chip Power Modules for Plug-in Hybrid Electric Vehicles》的项目
1)丰田设计的充电机
丰田的设计是挺有趣的,为了设计一个风冷的充电机,采用了较大的Volume,由于丰田的电池系统实在太小,所以某种意义上,其实也是
第一代Prius PHV的客户一下就充电完成了,很快的
可充的能量为3Kwh
最大功率输出为2.3Kwh
所以这个Charger设计的也是
电感和变压器占据了很大的一部分
2)APEI的东西:前面那张图就已经很夸张了
非常小 1.3L
非常轻 1.4kg
98%的交流到直流效率
96%的DC-DC的效率
用的是普通的移相全桥
移相全桥这块是之前大家比较一致的想法,如LEAF的第二代6.6KW的充电机
和当时我做充电机时候的一些笔记
PSFB的理想情况
3)效率对比
LEAF系统在6KW以上达到90%的效率
对比下SiC的情况,效率提升4%~5%
其中损耗分布,这里还有一些优化的空间
当然,单纯的车载充电机是不是这么走还能难说,有几个发展方向
11KW的交流三相充电机
车载充电机和DCDC集成
车载充电机复用逆变器前端,在和DCDC集成
车载充电机和无线充电复用后级DC-DC端
明日可以把相关的方向再系统的梳理下。
小结:
Sic带来的差距,车载充电机由于效率直接和客户的钱有关系,电池包加入10kwh,效率损耗差距5%,相当于0.5Kwh每次充电(钱是不多啦,5毛钱)
SiC带来的核心优势,可以做得更小,可以省却液冷冷却系统和降低布置难度,这事还是很直接的影响
参考文件
A High-Density, High-Efficiency, Isolated On-Board Vehicle Battery Charger Utilizing Silicon Carbide Power Devices
Verification of High Frequency SiC On-Board Vehicle Battery Charger for PHV