电动汽车正实现前所未有的续航里程

电动汽车市场将继续发展壮大,在此过程中,纯电动轿车也将实现前所未有的续航里程。

实现该发展的基本前提不仅在于高效的电机驱动器和轻盈高容量的汽车电池,还包括全国范围内私人和公共停车场的充电基础设施建设,例如在市中心或郊区购物与商业中心或“电力补给站”设立充电设施(即在机动车道和主干道等重要公路上配备含有多个快速充电点的充电站)。

含有多个快速充电点的充电站

含有多个快速充电点的充电站

让电动汽车充电像传统汽车“加油”一样方便——这是实现纯电动车长途旅行的首要目标。因此,路上的充电过程必须在几分钟内完成,这就需要具备快速充电基础设施,与现今的加油站网络一样。因此,配备快速充电点的充电站是相对需要最大功率半导体模块的充电基础设施细分市场。

鉴于目前电池技术下充电电流的限制,快速充电点主要用于中途充电(延长汽车续航里程),并不能为电池充满电。在目前的电池技术下,如果充电电流超过150 A,就会缩短电池寿命。此外,由于电池充电量(充电状态,SoC)增加,必须降低充电电流强度。在目前的电池技术下,这会将快速中途充电量限制在电池容量的30%到80%左右。因此,快速充电必须作为电动汽车长时间停靠时满量充电的补充。

借助电力电子学缩短充电时间

若要实现充电时间少于30分钟,对于容量约为20 kWh的电池需要充电功率达到40kW。从快速充电所需的功率角度来看,用于较低功率且供电来源通常为230 V电网的AC/DC变流器所实现的车载充电技术不再经济实惠。当充电功率高于22 kW时,由交流电网在车外生成所需直流电压的直流快速充电点更受青睐。对于此类快速充电点而言,现代电源半导体模块必不可少。

多年能源变流器专业经验

赛米控在功率模块领域拥有多年专业经验,应用范围涵盖从仅几千瓦到数兆瓦的各类能源变流器,例如太阳能和风能利用、电源质量和电动汽车。

功率半导体是快速充电点的核心元件

借助现代功率半导体,用电时能确保出色的电网适应性,并且能根据需求控制充电电流。充电时间与省电充电策略之间的最佳平衡也可以通过这一手段实现。用硅或碳化硅制成的最新半导体芯片可实现高开关频率,而专用的模块拓扑结构有助于使用节省空间的无源器件。
现今的功率模块特性允许同一地方的所有充电点通过一个中央电源变流器供电。

未来电动交通的关键器件

电力电子学是基于混合动力及纯电动汽车的未来交通的关键技术。如有可能,无人管理型室外快速充电站必须能够安全可靠地运转20年。因此,对功率半导体模块的要求不仅体现在低损耗以及令充电点实现小型化的模块拓扑结构方面,还包括在较大温度范围内以尽量低的成本实现高度可靠性。如果高速公路上的“电力补给站”出现大规模系统瘫痪,会导致车辆离弃现象发生。与加油站相比,这种情况的后果严重的多,原因是电动汽车内部的能源储备更低,充电站网络分布也不够密集。

赛米控在其功率模块中使用钎焊、烧结、压接和弹簧连接等安装与连接技术。当用于充电站时,这些技术满足可靠性与稳固性方面的要求。赛米控还提供传统的IGBT模块、SKiiP-IPM、二极管和晶闸管功率模块、分立半导体以及经过严格测试的即用型功率组件。为提供具有高开关频率的组件,赛米控同时研制了带硅和碳化硅快速开关芯片的模块以及采用三电平NPC和TNPC拓扑结构的模块。

用于直流快速充电点的赛米控产品