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基于碳化硅電力設(shè)備的高密度、高效率汽車(chē)電池充電器

提出使用碳化硅電力設(shè)備可實(shí)現(xiàn)高密度、高效率的汽車(chē)電池充電器，其可用于電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)。充電器為二級(jí)充電器并分為兩部分：①無(wú)橋交流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換器；②移相全橋獨(dú)立的電壓轉(zhuǎn)換器。分析了每一部分利用碳化硅電力設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。

車(chē)載電池充電技術(shù)的發(fā)展，解決了用戶(hù)對(duì)行駛里程需求的問(wèn)題，電池可以通過(guò)任何充電插座進(jìn)行充電。這樣在為用戶(hù)提供便利的同時(shí)，也增加了汽車(chē)硬件的體積與質(zhì)量。緊湊設(shè)計(jì)可以通過(guò)縮小電力電子系統(tǒng)無(wú)源濾波器組件的體積實(shí)現(xiàn)。由于碳化硅既有硅材料的優(yōu)點(diǎn)（可支持高頻工作），又可以避免工作溫度存在的問(wèn)題，所以選用碳化硅電力設(shè)備作為汽車(chē)電池充電器。

應(yīng)用200kHz交流電設(shè)備分別對(duì)該電池充電器的直流轉(zhuǎn)換器和電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，原始硬件得到改良且電池效率的峰值有所提高。轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率為6.1kW，功率密度分別為5.0kW/L和3.8kW/L，相比2010年豐田普銳斯混合動(dòng)力模型提高10倍，比美國(guó)能源部2022年的優(yōu)化目標(biāo)提高5倍。應(yīng)用碳化硅電力設(shè)備作為汽車(chē)電池充電器可明顯提高系統(tǒng)性能，并簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。

Whitaker B et al. A highdensity, high- efficiency, isolated on- board vehicle battery charger utilizing silicon carbide power devices [J]. Power Electronics,IEEE Transactions on, 2014, 29 (5): 2606-2617.

編譯：鄭穎琳