基于碳化硅电力设备的高密度、高效率汽车电池充电器



基于碳化硅电力设备的高密度、高效率汽车电池充电器

提出使用碳化硅电力设备可实现高密度、高效率的汽车电池充电器，其可用于电动汽车和混合动力汽车。充电器为二级充电器并分为两部分：①无桥交流转直流转换器；②移相全桥独立的电压转换器。分析了每一部分利用碳化硅电力设备的优点。

车载电池充电技术的发展，解决了用户对行驶里程需求的问题，电池可以通过任何充电插座进行充电。这样在为用户提供便利的同时，也增加了汽车硬件的体积与质量。紧凑设计可以通过缩小电力电子系统无源滤波器组件的体积实现。由于碳化硅既有硅材料的优点（可支持高频工作），又可以避免工作温度存在的问题，所以选用碳化硅电力设备作为汽车电池充电器。

应用200kHz交流电设备分别对该电池充电器的直流转换器和电压转换器进行试验发现，原始硬件得到改良且电池效率的峰值有所提高。转换器的最大输出功率为6.1kW，功率密度分别为5.0kW/L和3.8kW/L，相比2010年丰田普锐斯混合动力模型提高10倍，比美国能源部2022年的优化目标提高5倍。应用碳化硅电力设备作为汽车电池充电器可明显提高系统性能，并简化硬件结构。

Whitaker B et al. A highdensity, high- efficiency, isolated on- board vehicle battery charger utilizing silicon carbide power devices [J]. Power Electronics,IEEE Transactions on, 2014, 29 (5): 2606-2617.

编译：郑颖琳