Электромобили (EV) могут показаться недавним явлением, но на самом деле электромобили существуют с 19 века. Однако автомобили с двигателями внутреннего сгорания быстро захватили рынок, а электромобили были забыты. Однако в последние годы, с ростом осведомленности об охране окружающей среды и сокращении выбросов углекислого газа, рынок электромобилей быстро развивается. По последним данным, в 2022 году доля электромобилей в мировых продажах автомобилей, как ожидается, достигнет более 5%, а рынок электромобилей продолжит устойчивый рост.
С точки зрения способа зарядки электромобили можно разделить на две категории: Hybrid Electric Vehicles (HEV) и мягкие гибридные электромобили (MHEV), которые могут заряжать свои батареи либо через двигатель внутреннего сгорания, либо за счет рекуперативного торможения и рекуперации энергии. Вторая категория — это подключаемые гибридные электромобили (PHEV) и электромобили с батарейным питанием (BEV), которые необходимо заряжать с помощью бортового зарядного устройства (OBC). OBC может принимать однофазное или трехфазное питание и обеспечивать мощность до 22 кВт для максимально быстрой зарядки. Поскольку для зарядки всех батарей требуется постоянный ток, основная функция OBC заключается в выпрямлении потребляемой мощности и преобразовании ее в подходящее зарядное напряжение для аккумулятора, которое может составлять 400 В или все чаще 800 В.
OBC имеет две основные ступени питания. Во-первых, каскад коррекции коэффициента мощности (PFC), который поддерживает фазовое соотношение между входным током и напряжением, сводит к минимуму общие гармонические искажения линейного/сетевого тока. Это помогает уменьшить любые потери реакцииve мощность и повышает общую энергоэффективность. Вторая ступень питания представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный, который принимает выходной сигнал постоянного тока от каскада PFC и преобразует его в уровень, необходимый для зарядки аккумулятора. Выходное напряжение и ток преобразователя меняются со временем в зависимости от общего состояния аккумулятора и уровня заряда.
Для повышения энергоэффективности некоторые OBC разрабатываются для обеспечения двунаправленной возможности, позволяющей передавать энергию от сети к транспортному средству и от транспортного средства к сети. Это позволит энергетическим компаниям и клиентам воспользоваться большим количеством накопленной электроэнергии в электромобилях, обеспечивая дополнительные запасы энергии для пикового спроса. Владельцы транспортных средств выиграют, поскольку они продают электроэнергию в сеть в пиковые периоды (и, следовательно, более высокие цены) и пополняют свои транспортные средства в непиковые периоды, позволяя коммунальному предприятиюo использовать накопленную энергию для небольшого дохода.
Большие различия в емкости аккумуляторов в электромобилях обуславливают потребность в масштабируемости и гибкости в дизайне OBC. Например, емкость аккумулятора в легких легковых автомобилях обычно колеблется от 30 киловатт-часов (кВтч) до более 100 кВтч, в то время как в более крупных транспортных средствах, таких как внедорожники, эта цифра может возрасти до 150 кВтч. Сейчас наблюдается тенденция к увеличению емкости аккумуляторных батарей, чтобы продлить время между зарядками электромобилей. Некоторые легковые автомобили, выходящие на рынок, имеют батареи, близкие к 200 кВтч, а более крупные батареи будут переходить на 800 В, чтобы ускорить процесс зарядки.
Похоже, что выбранная топология OBC потребует нескольких типов полупроводниковых устройств. ON Semiconductor предлагает решения для автомобильных силовых каскадов OBC от 3,3 кВт до 22 кВт и напряжения аккумуляторов до 800 В. ПроизводствоЛинейка t включает в себя полевые МОП-транзисторы SiC, гибридные IGBT с диодами SiC, МОП-транзисторы с суперпереходом, автомобильные силовые модули (APM), диоды SiC, драйверы затворов, регулируемые источники питания и автомобильные сетевые решения.
(Источник изображения:Официальный сайт Onsemi)
Например,
the Серия FFSB представляет собой диод Шоттки из карбида кремния (SiC);
NCV1397 Автомобильный контроллер для питания привода изолированных ворот;
NCV51705 Драйвер затвора для SiC MOSFET - Автомобильная промышленность;
NCV4390 - Резонансный контроллер ООО «Автомобилестроение»;
NCV3064 автомобильный контроллер для питания привода изолированных ворот;
etс.
