TI - 如何更加快速地為電動(dòng)汽車充電

推出電動(dòng)汽車（EV）的通告已經(jīng)鋪天蓋地地席卷了全球。這些標(biāo)題的吸睛點(diǎn)和不同點(diǎn)在于電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程駕駛能力超越了目前的200至300英里范圍：目前，在所有駕駛情況和條件下，電動(dòng)車輛皆可與基于內(nèi)燃機(jī)的車輛媲美。
　　電動(dòng)車獲得成功的一個(gè)關(guān)鍵因素在于消費(fèi)者的接受度。由于鋰電池價(jià)格下降，各地區(qū)的短期法規(guī)支持，消費(fèi)者預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車的價(jià)格會(huì)出現(xiàn)下降，因此并不擔(dān)心價(jià)格問題。但是，他們更關(guān)心充電速度是否加快，或者說充電時(shí)間是否減少。已經(jīng)習(xí)慣于幾分鐘內(nèi)加滿油箱的消費(fèi)者們會(huì)有耐心等待充電嗎？
　　ICE車輛加滿油耗時(shí)不到五分鐘，而電動(dòng)汽車充滿電池組的耗時(shí)明顯更長。再者，充電樁的數(shù)量稀少，這意味著消費(fèi)者甚至可能需要排隊(duì)充電，使得充電耗時(shí)更長。
　　如何可以改善電動(dòng)汽車，從而快速充電呢？高效電力傳輸和更高功率級(jí)別是改善車載和車外充電速度的一種方法。通常電池充電采用恒流方法來避免損壞，基于地區(qū)限制，增加電流既不有利，也不被允許。另外，增加電流會(huì)導(dǎo)致線束問題，反過來又增加了車輛重量。
　　增加電壓到400V或更高才是可行的解決方案。采用電力電子器件的寬帶隙解決方案 - 碳化硅（SiC），即可在高壓下有效地傳輸電力。
　　SiC是一種寬帶隙半導(dǎo)體，已成為替代硅基電源開關(guān)（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET和絕緣柵雙極晶體管IGBT）的顛覆性材料。憑借低損耗（提高效率）及承受高壓的能力，眾多汽車制造商和充電器供應(yīng)商已紛紛采用SiC。因此，隨著純電動(dòng)汽車（BEV）的電池電壓增加（400V及以上），以及車載充電器和車外直流充電器（50kW及以上）的電力等級(jí)增加（>10kW），采用SiC用作電子電力開關(guān)將越來越重要。
　　如表1所示，與硅相比，SiC具有優(yōu)異的材料特性，包括低導(dǎo)通電阻、高導(dǎo)熱、高擊穿電壓和高飽和速度，因此可實(shí)現(xiàn)低損耗和高壓操作。
　　屬性
　　定義
　　硅
　　SiC-4H
　　Eg （eV）
　　帶隙能源
　　1.12
　　3.26
　　Ebr （MV/cm）
　　臨界場擊穿電壓
　　0.3
　　3.0
　　vs（x107cm/s）
　　飽和速度
　　1.0
　　2.2
　　μ （cm2/V.s）
　　電子遷移率
　　1400
　　900
　　λ （W / cm.K）
　　熱導(dǎo)率
　　1.3
　　3.7
　　表1：SiC的固有材料特性
　　了解如何驅(qū)動(dòng)SiC電子器件也很重要?？刂破髦甘倦娏﹄娮与娐飞嫌行щ娏鬏?shù)拈_關(guān)接通和關(guān)閉。柵極驅(qū)動(dòng)器作為控制器和電力器件之間接口的關(guān)鍵元件，起著放大器的作用，它接收控制器信號(hào)，放大信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電力設(shè)備。
　　由于SiC FET的卓越特性，如何定義柵極驅(qū)動(dòng)器要求則變得非常關(guān)鍵，這是由于這些要求與驅(qū)動(dòng)硅MOSFET或IGBT的要求不同。