瑞能半导体大功率二极管在电动重卡快充中的应用

描述

随着全球碳中和目标的推进,新能源电动重卡作为商用车领域的重要减碳方向,迎来爆发式增长。2025年4月,国内新能源重卡实销1.58万辆,创下今年以来各月新高,也刷新了新能源重卡发展史上月度销量的最新纪录,同比大涨245%,环比增长5%。2025年前4月新能源重卡累计销售4.61万辆,同比增长197%。

然而,续航里程和补能焦虑一直是制约其大规模普及的关键因素。随着800V高压快充技术的成熟,新能源电动重卡正式迈入“快充元年”,瑞能半导体凭借其在高性能大功率二极管技术领域的厚积薄发,为这一变革提供了核心支持,助力新能源电动重卡快充时代的到来。

电动车辆电池的充电倍率通常用C来表示,1C定义为1小时将电池完全充电至满容量,倍率越高,充电速度越快,现有市场上的的电动重卡电池容量普遍采用400kWh~600kWh。以500kWh为例,假设快充桩双枪最大功率可以支持600kW输出,对于1C倍率的电池来讲,充满大概需要50min,如果采用2C倍率的电池,充满大概需要25min。

在日前召开的上海国际充换电展会上,众多桩企纷纷展示了MW级重卡充电解决方案。假设以1MW的超充对2C的重卡电池充电,充电时间将进一步缩短至12.5min,这极大提升了充电效率。目前上海洋山深水港区,北方煤矿物流园区已经有大量电动重卡投入使用。

市面上的电动重卡电池电压在500Vdc~800Vdc之间,可普遍适用于现有的直流充电桩,电动重卡电池容量大,需要大功率充电桩,而大功率充电桩的核心就在于大功率的充电模块。与市面上普遍采用的20kW~30kW充电模块相比,40kW~60kW大功率充电模块既可以提升充电桩输出功率,又可以减小占地面积,未来将成为MW级充电系统的标配。为此,瑞能半导体针对于该应用场景定向开发了600V 100A 大功率二极管BYC100MW-600PT2。

BYC100MW-600PT2产品介绍

极低的正向导通压降VF=1.2V,显著降低导通损耗;

超快恢复时间Trr=55ns,降低轻载模式下的二极管关断损耗,提升系统效率;

超强正向浪涌电流能力IFSM=900A,轻松应对输出短路等异常工况;

标准工业TO247-2L封装设计。

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充电桩模块应用线路

对于60kW的充电模块,通常单模块会用到24颗,BYC100MW-600PT2主要应用在LLC的二次侧整流,主要作用是给电动重卡电池包进行大电流充电。

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60kW充电模块LLC(30kW子模块)变换器线路

仿真验证

结合客户的实际应用场景,我们搭建了相关仿真平台,参数设计如下:

输入电压400Vdc,输出 250Vdc/60A/15kW;

谐振参数:谐振频率127kHz,励磁电感50uH,谐振电感25uH,谐振电容63nF;

开关频率:156kHz;

如下是BYC100MW-600PT2的电流和电压波形,可以看到在高于谐振频率点,会有一定的反向恢复电流产生,高频下会导致一定的关断损耗。当然,主要的损耗还是导通损耗。

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实验验证

针对于该二极管性能的评估,我们搭建了相应的测试评估平台进行了系统层面的评估与验证。

额定工况下,当系统达到热稳定后,单颗BYC100MW-600PT2会比竞品少6W,实测温度会比竞品低9℃。对于60kW的系统来讲,整体损耗会下降144W,整机效率会提升0.25%,改善效果非常明显。

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通过仿真和实验平台的验证,我们可以看到BYC100MW-600PT2特别适用于40kW~60kW大功率充电模块的应用,其不论是整机效率,还是热特性的评估,都明显强于竞品,极具竞争力。

目前,BYC100MW-600PT2已经在国内头部充电模块厂商大批量应用。相信伴随着新能源重卡快充元年的到来,BYC100MW-600PT2一定会大放异彩,助力中国更早地实现碳中和和碳达峰目标。

 

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