推出電動(dòng)汽車(EV)的通告已經(jīng)鋪天蓋地地席卷了全球。這些標(biāo)題的吸睛點(diǎn)和不同點(diǎn)在于電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程駕駛能力超越了目前的200至300英里范圍:目前,在所有駕駛情況和條件下,電動(dòng)車輛皆可與基于內(nèi)燃機(jī)的車輛媲美。
電動(dòng)車獲得成功的一個(gè)關(guān)鍵因素在于消費(fèi)者的接受度。由于鋰電池價(jià)格下降,各地區(qū)的短期法規(guī)支持,消費(fèi)者預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車的價(jià)格會(huì)出現(xiàn)下降,因此并不擔(dān)心價(jià)格問(wèn)題。但是,他們更關(guān)心充電速度是否加快,或者說(shuō)充電時(shí)間是否減少。已經(jīng)習(xí)慣于幾分鐘內(nèi)加滿油箱的消費(fèi)者們會(huì)有耐心等待充電嗎?
ICE車輛加滿油耗時(shí)不到五分鐘,而電動(dòng)汽車充滿電池組的耗時(shí)明顯更長(zhǎng)。再者,充電樁的數(shù)量稀少,這意味著消費(fèi)者甚至可能需要排隊(duì)充電,使得充電耗時(shí)更長(zhǎng)。
如何可以改善電動(dòng)汽車,從而快速充電呢?高效電力傳輸和更高功率級(jí)別是改善車載和車外充電速度的一種方法。通常電池充電采用恒流方法來(lái)避免損壞,基于地區(qū)限制,增加電流既不有利,也不被允許。另外,增加電流會(huì)導(dǎo)致線束問(wèn)題,反過(guò)來(lái)又增加了車輛重量。
增加電壓到400V或更高才是可行的解決方案。采用電力電子器件的寬帶隙解決方案 - 碳化硅(SiC),即可在高壓下有效地傳輸電力。
SiC是一種寬帶隙半導(dǎo)體,已成為替代硅基電源開(kāi)關(guān)(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET和絕緣柵雙極晶體管IGBT)的顛覆性材料。憑借低損耗(提高效率)及承受高壓的能力,眾多汽車制造商和充電器供應(yīng)商已紛紛采用SiC。因此,隨著純電動(dòng)汽車(BEV)的電池電壓增加(400V及以上),以及車載充電器和車外直流充電器(50kW及以上)的電力等級(jí)增加(>10kW),采用SiC用作電子電力開(kāi)關(guān)將越來(lái)越重要。
如表1所示,與硅相比,SiC具有優(yōu)異的材料特性,包括低導(dǎo)通電阻、高導(dǎo)熱、高擊穿電壓和高飽和速度,因此可實(shí)現(xiàn)低損耗和高壓操作。
表1:SiC的固有材料特性
了解如何驅(qū)動(dòng)SiC電子器件也很重要??刂破髦甘倦娏﹄娮与娐飞嫌行щ娏鬏?shù)拈_(kāi)關(guān)接通和關(guān)閉。柵極驅(qū)動(dòng)器作為控制器和電力器件之間接口的關(guān)鍵元件,起著放大器的作用,它接收控制器信號(hào),放大信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電力設(shè)備。
由于SiC FET的卓越特性,如何定義柵極驅(qū)動(dòng)器要求則變得非常關(guān)鍵,這是由于這些要求與驅(qū)動(dòng)硅MOSFET或IGBT的要求不同。
了解TI能有效驅(qū)動(dòng)SiC FET的SiC柵極驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品,請(qǐng)參閱TI官網(wǎng)以及以下參考設(shè)計(jì):
·98.5%效率、6.6-kW推拉 用于HEV/EV車載充電器的PFC參考設(shè)計(jì)
·配兩級(jí)關(guān)閉保護(hù)的汽車雙通道SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)
·用于太陽(yáng)能串逆變器的10kW三相三電平并網(wǎng)逆變器參考設(shè)計(jì)