【导读】《实现电动汽车快速充电教程》从技能层面深切切磋驱动下一代电动汽车充电体系的架构设计与相干器件。重点涵盖兆瓦级电动汽车充电技能暗地里的设计挑战与立异、分立式方案及功率集成模块（PIM）方案怎样助力构建可扩大、高效且靠得住的快速充电基础举措措施。咱们已经经先容过：《兆瓦级充电体系架构、双有源桥的运用远景等》《电动汽车充电桩的电压等级分类、现代电动汽车充电桩的规格概览》，本文将先容分立组装与模块组装、兆瓦级充电的可行性实现路径、液冷难题等。

（一）分立组装与模块组装的比力

1级充电桩及部门2级充电桩最有可能于设计中利用分立半导体器件。可是，高压充电桩需要采用散热机能更优的器件，分立器件与PIM器件散热方式的对于比清楚地申明了这一点。

如图所示，各示用意的上半部门为两种封装的芯片至散热器的机械组装剖面，同时标出告终温丈量点。下半部门显示了每一种机械组装的热电气模子。这里，功率流用电流暗示，温度用电压暗示。

对于这些电气状况举行建模时，分立组装的引脚泄电阻参数（PON37W–49W）远高在模块组装（18W–24W）。分立封装不提供电气断绝。是以，纵然手动引入热防护加固办法，也不成能从分立封装中导出40W以上的热损耗。于所示位置，分立组装的理论热结温升幅ΔTJH可能高达290℃，而于对于应位置，PIM的温度升幅仅有38℃。对于在高压运用而言，PIM模块封装多是独一选择。

（二）兆瓦级充电的可行性实现路径

跟着全世界重型车辆向兆瓦级充电迈进，现有的充电尺度可能再也不合用。2024年8月，特斯拉推出了Tesla Semi半挂卡车车队，并结合百事可乐睁开了全美规模的测试。陈诉称其EVC效率为每一英里1.64千瓦时（kWh/mi）。反向推算可知，每一千瓦时可行驶约半英里。是以，为了到达250英里的方针续航里程，电池容量需要靠近500kWh。ORNL的兆瓦级体系要于半小时内将特斯拉半挂卡车电池充电至80%，必需可以或许提供1.2MW的EVC功率。

ORNL的设计确凿答应充电体系经由过程单一电网接入点提供高达16MW的功率，而且每一个接入点撑持多个端口。然而，这些端口不仅会毗连特斯拉半挂卡车等负载，还有会毗连备用储能体系（ESS）及光伏体系（PV）。右边表格列出了各端口的充电要求。为了同时满意所有这些要求，充电体系需要利用宽禁带2kV SiC MOSFET[例如安森美（onsemi）的M3S系列]，作为其DC-DC电源转换体系的要害开关元件。

（三）液冷难题

令很多人感应惊奇的是，电动汽车充电体系于充电历程中，最热的部门居然是毗连器。如今，所有当局承认的国际尺度EVC毗连器都必需配备液体冷却液的进出口管。该冷却体系是一个闭环体系，冷却液永世密封于其管道及网络罐中。没有液体从外部注入。

一种安全、低导电性、不成燃且具备优良导热机能的流体（如乙二醇/水溶液），经由过程电站内部的自力泵送装配轮回流经冷却回路。与充电线缆平行安插的管道纵贯毗连器，可直接接触温度最高的部位。这类接触会接收热量，将其从毗连器带走，再沿电缆组件返回，终极传导回充电站。于充电站中，热量由自动冷却体系处置惩罚，例如强迫空气通道，或者于某些环境下利用第二个关闭液体回路。该体系不仅掩护充电桩，还有可以掩护与其毗连的车辆。

液冷是今朝为止改善结温的最好要领，不仅可以或许延缓功率器件的老化效应，还有能加强焊点及引线键合的强韧性。然而，于充电站中，除了了已经有的回路以外，再增长一个自力的液体轮回回路来掩护电源转换器电子元件，可能其实不实际。

可扩大性衡量

空气驱动的散热体系因操作简洁、零部件少、易在集成等长处而备受赞誉。别的，相较在冷却液走漏，人们对于空气走漏伤害性的担心要小患上多。

IEC外壳防护尺度IP20划定，电力装备组件需预留天然透风通道，而另外一项IEC尺度IP65则要求为强迫透风通道预留空间。然而，为使这些通道有用，这些尺度要求利用较粗的铜线，从而增年夜与通道气流接触的外貌积，但这也会致使电源体系的体积及成本增长。纵然抛开尺度不谈，风冷体系据称也是充电装备中妨碍率最高的组件之一，常致使体系掉效并孕育发生过年夜噪声。

据报导，有些EVC厂商正于研发所谓的“液体接口”。这类接口可以或许让缭绕功率模块的液体闭环体系实现扩大，并有可能与体系中其他位置的轮回泵毗连。

不外，业界遍及认为，对于在采用分立半导体器件的高压充电桩而言，任何液冷体系都没法有用披发其孕育发生的热量。终极于市场上胜出的散热架构，需要于热完备性及可进级性之间取患上最好均衡，而且设计中必需纳入PIM。至少于快速充电EVC普和以前，体系的差别组件可能会搭配差别的闭环散热机制，这类方式彻底可行。

未完待续，后续推文将陆续先容功率因数校订（PFC）级、谐振电源转换级、打造更快速电动汽车充电体系的安森美方案、现代地面交通的演进等。