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文档简介

第第页电动汽车大功率直流充电系统架构设计大功率直流充电系统架构

大功率直流充电设计标准

国家大功率充电标准“Chaoji”技术标准设计目标是未来可实现电动汽车充电5分钟行驶400公里。

“Chaoji”技术标准主要设计参数如下：

最大电压：目前1000V（可扩展到1500V）；

最大电流：带冷却系统500A（可扩展到600A）；

不带冷却系统150-200A；

最大功率：900KW。

大功率直流充电系统架构

大功率直流快充系统一般由以下几部分构成：

三相有源整流前端完成（AC）-（DC）转换；

（功率因数）校正(（PFC）)；

具有隔离功能的DC-DC转化器，输出电动车电池需要的电压。

图片来自：onsemi

如下图25kW的直流（充电桩）的架构图所示，在实际设计的过程中，需要充电桩的输出功率和使用场景的不同，考虑到更多的维度包括：

功率拓扑，包括PFC和DC-DC的（电源）拓扑；

开关调制模式；

开关频率及损耗；

整机热管理；

辅助电源设计；

单相还是双向。

25kW电动车直流充电桩的高级框图

图片来自：onsemi

有源整流升压级(PFC)

常见的商用直流充电器要求实现0.99的功率因数和低于7%的总谐波失真。

3相6开关有源整流与T-NPC或I-NPC等3级PFC维也纳拓扑结构相比，高效而且可以实现双向输出，元件数量也少。

系统的开关频率被设定为70kHz，以保持二次谐波低于150kHz，传导辐射能够得到控制，也简化了EMI（滤波器）的复杂性。

三相6开关拓扑结构，带有功率因数校正(PFC)

图片来自：onsemi

双有源全桥(DC-DC)

DC-DC级包含两个全桥、一个25千瓦的隔离变压器和一个初级侧的外部漏电感，以实现零电压开关(ZVS)。

双有源桥(DAB)DC-DC级

图片来自：onsemi

双有源桥(DAB)在实现双向运行的基础之上，利用移相调制可以实现在200V至1000V的输出电压时，峰值的能效达到98%。开关频率设定为100kHz，将开关损耗、磁芯和交流损耗保持在合理的水平。

另一种方案是CLLC谐振转换器，是对LLC的改版，可实现双向工作。然而如果想要，控制、优化和调整CLLC以实现双向功能，并在较宽的输出电压范围实现高输出功率，需要结合频率调制和脉冲宽度调制，控制相对复杂。

30kW汽车直流快充LLC电源方案

参考设计（资料）

原理图：

（PCB）文件：

BOM文件：

编辑：黄飞

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