电动汽车电源技术与关键元件，OBC中的boost大功率技术

电动汽车电源技术与关键元件，OBC中的boost大功率技术
 
电子发烧友网报道（文/李宁远）新能源汽车是现在最火热的方向，主要分为HV、HEV、BEV和FCV。HEV也叫混动汽车，我们见的比较多的叫插电混动和PHEV插电混动。BEV纯电动汽车最具代表性的就是特斯拉。
 
FCV是氢燃料汽车，主要以日系汽车为主。氢能源主要是用在大功率的重卡或者商务车上，不过其本质还是燃料电池，与传统的燃油车有类似之处。但是不同之处在于它有电堆，通过电堆来给电动车控制器发电，然后驱动电机运作。目前最具话题性的还是HEV和BEV两种路线，而这也是各有优势。
 

 
电动汽车中的电源技术
 
在电动汽车中，电源技术发挥了重要的作用，比通过机械传动传统的燃油车多了很多电源技术的应用。电动汽车的心脏电池，有两种充电方式，一种方式是通过ACAC供电，AC供电到ACDC 然后给电池充电。还有一种方式是直流桩，直接跳过OBC给到电池供电。这是目前主流的两种充电方式。
 
随着电源技术的发展，现在电动汽车电池也被要求能做逆变，这是在双向充电的需求下催生的改变，用电动汽车电池给别的电池设备、给别的电动汽车车供电。这就需要电动汽车内能进行逆变，现在OBC流行的做法是做成一个双向的OBC，也就是将充电器和逆变器集成到一起，将升压电路反过来当作单向逆变电路用。当然，这种做法就对电池BMS 这一块的电池控制以及安全要求比较高。
 
电动汽车用到的电源技术里还有最关键的一个东西，就是电池电驱单元。电能从电池到电驱，然后再到电动机或者是DCDC。电能到DCDC是因为电动汽车还要电驱可以做一个能量回馈。这是电动汽车里非常重要的电源技术。
 
OBC充电技术
 
OBC充电技术也就是on board charger，目前主要有几种实现方式，第一种方式就是单相充电。单相充电的方式是通过电网进入EMI滤波器，然后进入PFC，再进入DCDC ，最后经过EMI滤波器进入到电池组中。这种实现方式里，也有不同的技术路线。最传统的当然是在Primary DCDC中加上一个升压线路，然后电流再到LLC电路。更新的方法则是通过一种图腾柱电路的方式来实现，这也是因为半导体器件的功率，器件的电压提高到了一千两百伏以上。通过图腾柱电路实现升压的目的，然后再经过DCDC中的全桥LLC。全桥LLC主要也是用在充电桩上，因为相对更可控，而且在频率等各种特性上也更优异。在电动汽车里，这种方式的充电属于慢充。
 
除了单相充电，三相充电则对应的是快充，充电机功率很大，一般都大于30kW，采用三相四线制380V供电。传统三相实现方式是把每一相都做成PLC电路，随着碳化硅器件的发展，可以做成三相全桥整流。不带中线的会简单一些，带中线的电路设计要多考虑一个双向运行问题。
 
升压电路中的元件
 
在中大功率尤其是大功率电路中的boost，目前以CCM模式进行的居多，也就是在一个开关周期内，电感的电流是连续的，电流不会归0，电感从不“复位”，这意味着电感的磁性损耗会更小。那么在相同的大功率等级下，就能将磁芯尺寸做得更小。CCM的初级峰值电流相对较小，但会叠加较大的直流成分，并且电流始终是有一个反向恢复的过程，对二极管的消耗会增大，这就需要做一个权衡了。
 
在电容DC Link方面，OBC上电极电容是不错的选择，毕竟OBC温度没那么高。如果要用到电驱上，那就需要考虑纹波电流，这时候薄膜电容相对来说就更可靠，能在高温环境下稳定地工作。在EMI应用上的电容为了辅助OBC往小体积高功率方向的发展，现在也是尽可能往小体积做（前提是通过双85测试）。
 
MLCC目前也在电动汽车中用得非常多，现在很多车厂都要求厂家在12V电源回路中使用两颗普通的MLCC来进行冗余设计，保证回路可靠性。在高频领域，MLCC的低阻抗优势有位突出，降噪效果明显，在ADAS和自动驾驶系统ECU等各式车载设备的电源回路中很受欢迎。
 
小结
 
新能源汽车的发展离不开电力电源技术的深入应用，利用先进的导体技术消除电池寿命损耗问题、研发更适合的逆变器技术、提升充电设备效率、解决整个电网系统的控制管理问题是电动汽车往前发展的关键，当然这些发展也离不开其中关键元件的助力。