什么是车载充电器？

大多数人认为的电动汽车(EV)作为新的东西，但第一辆用电的汽车是在19世纪发明的。内燃机 (ICE) 汽车迅速占据了主导地位，而电动汽车在大多数情况下很快就被遗忘了。在 1970 年代的石油危机期间，以及 1990 年代加州空气资源委员会 (CARB) 创建零排放汽车 (ZEV) 计划时，电动汽车被提上日程，但未能站稳脚跟。

这一次，电动汽车市场将继续保持稳定增长。从充电方法的角度来看，EV 有两个主要的子组。第一组包含混合动力电动汽车 (HEV) 和轻度混合动力电动汽车 (MHEV)，它们通过 ICE 或再生制动和能量回收为自己的电池充电。第二组包含插电式混合动力电动汽车 (PHEV) 和电池供电的电动汽车 (BEV) - 必须“插入”才能充电的类型。正是这些车辆需要车载充电器 (OBC)。

OBC 可以接受单相或三相电源，并提供高达 22kW 的功率以实现尽可能快的充电。由于所有电池都需要直流电源充电，因此 OBC 的核心功能是对市电输入进行整流并将其转换为适合电池的充电电压——可能是 400V，或者逐渐增加到 800V。

OBC 有两个主要阶段。首先，功率因数校正 (PFC) 级保持输入电流和电压之间的相位关系，并最大限度地减少线路/电网电流中的总谐波失真 (THD)。这有助于减少任何浪费的无功功率并提高整体效率。

第二级是 DC-DC 转换器，它将来自 PFC 级的直流输出转换为电池充电所需的电平。转换器输出电压和电流根据电池的整体健康状况和充电状态随时间变化。

一些 OBC 被设计为提供双向能力，允许电网到车辆和车辆到电网的电力传输。这将使能源公司和客户能够利用电动汽车中储存的大量电力，提供额外的能源储备来应对需求高峰。车主将受益于他们在高峰时段向电网出售电力(因此价格更高)并在非高峰时段补充他们的车辆，为公用事业公司使用其储存的能源提供少量收入。

大多数单向 OBC 使用 LLC 或相移全桥 (PSFB) 拓扑。对于双向设计，CLLC 或双有源电桥 (DAB) 很常见并且越来越受欢迎。碳化硅 (SiC) MOSFET 越来越多地用于受益于更低的开关损耗、更快的开关速度和更高的工作温度。

单向 OBC 的次级侧整流可以是无源的(使用二极管)或同步的，后者使用电源开关以提高效率。在双向 OBC 中，次级整流需要是支持 CLLC 的全桥，或双有源桥的后半部分。在所有情况下，使用碳化硅器件(二极管和开关)将提高效率并提供稳健性。然而，在一些成本优化的 OBC 设计中，仍可使用超级结 MOSFET，具体取决于功率水平、电压和可接受的效率。

电动汽车电池容量的巨大差异推动了 OBC 设计对可扩展性和灵活性的需求。例如，轻型乘用车的电池容量通常在 30kWh 到 100kWh 以上，而在 SUV 等大型车辆中，这个数字可能会上升到 150kWh。趋势是增加电池组的容量，以扩大电动汽车在两次充电之间的续航里程。一些进入市场的乘用车电池容量接近200kWh，更大的电池将迁移到800V以加快充电过程。

根据选择的 OBC 拓扑，将需要多种类型的半导体器件。onsemi为 3.3kW 至 22kW 的汽车 OBC 功率级和高达 800V 的电池电压提供解决方案。该产品组合包括SiC MOSFET、带有共同封装 SiC 二极管的混合 IGBT、超级结 MOSFET、汽车功率模块 (APM)、SiC 二极管、栅极驱动器、稳压电源和车载网络解决方案。

实施onsemi技术使客户能够为各种电动汽车应用提供灵活的OBC和基础设施充电解决方案。