yulzhu

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聊聊SiC在车载充电机的应用

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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

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   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

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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

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  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

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   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

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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

QQ截图20160707135611.png


用的是普通的移相全桥

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    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

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和当时我做充电机时候的一些笔记

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PSFB的理想情况

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3)效率对比

LEAF系统在6KW以上达到90%的效率

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对比下SiC的情况,效率提升4%~5%

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其中损耗分布,这里还有一些优化的空间

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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

  1. 11KW的交流三相充电机

  2. 车载充电机和DCDC集成

  3. 车载充电机复用逆变器前端,在和DCDC集成

  4. 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:

  1. 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)

  2. 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

  1. A High-Density, High-Efficiency, Isolated On-Board Vehicle Battery Charger Utilizing Silicon Carbide Power Devices

  2. Verification of High Frequency SiC On-Board Vehicle Battery Charger for PHV