新能源汽车充电桩交/直流充电原理分析

一、充电桩介绍

充电桩是指为电动汽车提供能量补充的充电装置，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。

充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电操作和费用数据打印，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。   充电桩按其充电方式可分为：直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。   交流充电桩 交流充电桩是固定安装在电动汽车外与电网连接，为电动汽车车载充电机（即固定安装在电动汽车上的充电机）提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电，相当于只是起了一个控制电源的作用。

其特点为：充电功率小、充电时间长，但充电设备成本低。

直流充电桩

直流充电桩基本构成包括：功率单元、控制单元、计量单元、充电接口、供电接口及人机交互界面等。功率单元是指直流充电模块，控制单元是指充电桩控制器。除以上核心部件外，一个直流充电桩还有其他的一些重要小部件，如钣金件、熔断器、继电器和防雷装置等。直流充电桩本身作为一种系统集成产品，除了“直流充电模块”和“充电桩控制器”这两个组件构成了技术核心之外，结构设计也是整桩可靠性设计的关键点之一。

图为 交、直流充电原理

二、充电桩市场分析

我国充电模块已历经三代发展，从第一代7.5kW到第二代15/20kW，现在正处于第二代到第三代30/40kW的转换期，国内厂商英飞源、永联、优优绿能和电王快充等企业已具备批量生产使用40kW充电模块能力，大功率充电模块已然成为市场主流。当前国内市场，25%充电功率在60kW，120kW和150kW的充电桩则占据着30%和32%的份额，仅5%的功率超过150kW。

为解决新能源汽车面临的充电问题，国家从政策层面大力推进充电基础设施发展，新能源补贴从“补车”到“补桩”，充电基础设施建设纳入“新基建”，多项政策持续出台，有效促进了充电基础设施的快速发展。截至 2022年底，全国各类充电桩保有量达到521万台，车桩比已达到2.5:1。数据统计预测2023年度直流充电桩市场总额117亿，增量41万台，CAGR约53%。预测2023年度充电桩市场MOS和IGBT总额11亿人民币。

三、产品应用及优势

 

充电桩典型拓扑

针对充电桩市场应用，龙腾半导体的高压超结MOS，其产品优势：

针对LLC拓扑，优化体二极管，增强di/dt能力，降低Qrr和驱动干扰；

优化Vth，让多管并联工作更可靠；

优化Qg和Coss/Ciss比值，降低驱动损耗，提升驱动抗干扰能力；

优化EAS，增强抗雪崩能力。

针对充电桩市场应用，龙腾半导体的IGBT，其产品优势：

优化Vceset，更大程度的导通损耗，降低温升；

优化反并联二极管，增强di/dt能力；

优化开关速度，开关频率可达60kHZ。

以上优点，使得龙腾产品在充电桩应用上更安全高效。

四、龙腾针对充电桩MOSFET选型表

功能	拓扑	产品系列	产品型号
AD-DC	维也纳整流	600-700V  SJ MOS   650-1200V IGBT	LSB65R041GF
			LSB65R030HT
			LKB75N65TM1
			LKB40N120MF
DC-DC	交错全桥 LLC/PSFB DAB	600-700V SJ MOS	LSB65R041GF
			LSB65R31HF
			LSB60R029GF
			LSB60R021HMF

编辑：黄飞