得益于政府的大力支持和电动乘用车的消费者的日益青睐,电动汽车(EV)市场已经进入快速增长阶段。最新的预测表明,到2021年,电动汽车(即混合动力、插电式混合动力和全电动汽车)将占新车销量的30%。
道路上电动汽车数量增长产生的一个影响是公共和私人充电点数量也将快速增长。电动汽车驾驶员将会目睹充电基础设施的迅速发展,包括在街道上、工作场所和其他公共场所的充电站,驾驶员家中的低功率充电站和燃料加注站的超高功率快速充电站。与安装在车辆内部的车载充电器相对,驾驶员可以将电动汽车连接到的这些静态充电点也称为非车载充电器,可以通过普通的120V / 240V墙上插座或者充电点供电。
充电点的功率输送能力通常按级别分类,其中1级是最低功率充电器,3级是最高功率充电器。
Power Level Types | Charger Location | Typical Use | Power Level | Vehicle Technology |
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Level 1 120 Vac (US) 230 Vac (EU) | On-board 1phase | Home/office | 1.4 kW 1.9 kW | PHEVs Evs |
Level 2 240 Vac (US) 400 Vac (EU) | On-board 1phase or 3phase | Private or public outlets | 4 kW 8 kW 19.2 kW | PHEVs EVs EVs |
Level 3 208-600 Vdc | Off-board 3phase | Commercial, same as a gas station | 50 kW 100 kW | EVs (20-50 kWh) |
增长预测(图)为非车载电动汽车充电器制造商带来了巨大的全球性机遇。该市场今天仍处于起步阶段,高度分散,可以支持大量制造商。随着时间的推移,整合是不可避免的。那么在争夺市场份额的过程中,哪些因素将决定哪些公司是赢家,哪些是输家呢?
这些要求定义了充电器制造商之间战斗的基础,让设计下一代电动汽车充电器的工程团队需要作出至关重要的战略决策,即是在非车载电动汽车充电器的三个功率级中的每一级中实现功率电路的最佳方式:输入PFC(功率因数校正)级,转换器级和输出整流器级。
功率半导体的持续创新
半导体制造商在材料(例如SiC)及其新推出的许多产品中不断创新,为充电器制造商提供了满足客户对更高功率效率的需求的方法。但制造商的问题是,利用不断进入市场的新型功率IC的优势同时保持严格的成本控制的最好的方法是什么?
快速、低成本地进行新型充电器设计
这对于充电器原始设备制造商来说是一个战略问题:他们将受益于长期致力于升级产品的具体计划。
充电器原始设备制造商的问题是,功率IC的领先技术并不受单个供应商的控制。在任何时候,用于特定应用的最高效功率IC可能由英飞凌、意法半导体或另一家半导体制造商制造。
为了优化产品的效率,充电器制造商需要不断地修改和升级设计以集成最新的新组件。但是,推出全新产品设计相关的开发和生产成本非常高。这通常限制了原始设备制造商向市场推出新产品的频率。
但是,如果新型功率IC可以每三个月集成到充电器设计中,几乎没有开发或生产成本呢?
这是Vincotech系列功率模块的承诺,Vincotech系列功率模块包含支持在高功率非车载充电器的三个功率级中使用的具有各种拓扑结构的产品。充电器原始设备制造商采用功率模块已经很常见。通过采用模块实现功率电路,而不是由原始设备制造商自己使用分立IC和其他组件开发的“本地生产”电路,原始设备制造商可以获得以下好处:
提高PFC级的效率,降低成本
新型对称三相PFC功率模块flowSPFC 0旨在提供高达99.2%的极高效率,并以非常低的价格进行销售。 该PFC模块是电动汽车充电器应用中的第一个构建部分:此级的最佳规格可以帮助整个系统设计节约成本。 flowSPFC 0的工作开关频率高达75 kHz,基于采用最新双极晶体管技术制造的超快速高效IGBT。
flowSPFC 0采用紧凑、低电感的flow 0封装,可以提供各种最大电流额定值,使该模块适用于多种应用。
新型全桥帮助应用更快地进行切换
新型fastPACK 0 SiC功率模块是全桥产品新系列中速度更快、温度更低、更高效的代表产品。 在该模块中,Vincotech集成了900 V SiC MOSFET,该MOSFET开关性能优于1200 V SiC MOSFET,并且比650 V MOSFET具有更高的安全裕度。 此功率模块支持高达400 kHz的应用切换,还实现比同类IGBT解决方案更高的效率,轻负载时效率提高8%,满负载时提高3%。
fastPACK 0 SiC功率模块采用紧凑型低电感flow0封装,具有压接引脚,可实现高电气性能,降低EMI,而且易于在生产线上进行组装。
除了这款旗舰900 V功率模块,Vincotech还提供完整的650 V和1200 V IGBT,硅MOS和SiC MOS模块产品组合,涵盖所有运行条件和设计。
当使用Vincotech或任何其他信誉良好的模块制造商的模块时,充电器原始设备制造商可以获得所有这些好处。但Vincotech解决了充电器制造商的关键问题:如何在充电器设计中低成本快速地采用最新、最高效的功率半导体?
为了使充电器制造商能够快速采用新型半导体技术,Vincotech执行每季度产品升级计划,几乎在制造商推出这些IC时就将新推出的IC集成到其模块产品系列中。作为专业功率模块制造商,Vincotech可以承担这种较短产品开发周期相关的成本,将成本分摊到广泛的客户群和高产量中。
作为高度集成功率系统设计和实施的专家,Vincotech拥有丰富的经验和专业知识,可以优化常用功率拓扑结构的性能,而且还可以利用半导体制造商开发的新拓扑结构。图示说明了Vincotech领先服务和技术的要素(图)。
这种运行模式使Vincotech提供的模块采用最新的半导体技术,具有市场领先的效率。针对非车载电动汽车充电器的最新Vincotech模块的规格便说明了这一点,规格描述如下。