电动汽车快速充电教程：分立器件与PIM模块，怎样适配差别等级充电桩？

发布时间：2026-06-25 来历：转载 责任编纂：lily

【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，本文将先容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、超快充电技能冲破等。

（一） 电动汽车充电桩的电压等级分类

2023年2月，美国联邦公路治理局（FHWA）将联邦当局撑持的充电桩种别精简为三个，并按电压等级举行细分。针对于此中两类较低电压充电桩，官方强迫要求同一利用SAE J1772（和国际尺度IEC62196-1）划定的单一端口毗连配置。

下表列出了FHWA及交通部（DoT）今朝核准的三类EVC充电桩之间的区分。这里，“PHEV”指插电式混淆动力电动汽车，“BEV”指纯电动汽车。

需要留意的是，出在安全思量，高压充电历程并不是像给油箱加油那样线性地注入电流。当电池电量耗尽或者靠近耗尽时，现代充电体系会以恒定功率（CP）模式最先充电，以不变且相对于较快的速度运送电力。当充电量靠近80%时，体系会过渡到恒压（CV）模式，以降低输电速度，同时防止致使电能质量降落的谐波掉真。模式之间的转换并不是瞬时完成。各厂商研发了专门的CP-CV算法，以匹配自家车辆的储能特征。

（二） 现代电动汽车充电桩的规格概览

电动汽车充电桩虽按电压分为三类，但常见的形状尺寸有四种，每一种尺寸都与其典型的安装情况及利用场景相匹配。

壁挂式直流充电盒适配1级充电器，可接入常见的120V单相家用电源。对于在这类形状尺寸，天然风冷便可满意散热要求。

相反，兆瓦级充电桩必需采用液冷，这给其设计带来了一些限定。这类充电桩专为三相电源设计，因为电压极高，必需确保其可以或许于-45℃至+55℃的温度规模内正常运行。

介在这两种形状尺寸之间的是面向2级中端市场的充电桩。直流快速充电桩（DCFC）采用三相电源，最高撑持350kW的充电功率。超快速充电桩可被视为兆瓦级充电桩的微缩版，不仅依靠液冷散热，并且保留了兆瓦级充电桩经由过程模块化设计实现可扩大性的能力。

（三） 超快充电技能冲破

今朝出产的年夜大都电动汽车都配备了车载充电器（OBC）。兆瓦级设计使患上充电站内撑持高功率车外充电器于理论上变患上可行。虽然此类设计正于思量之中，但就今朝而言，电动汽车行业已经规划于所有级另外车辆中配备OBC。

然而，OBC为中小型电动汽车充电的能力相称有限。OBC凡是依靠交流充电，最年夜额定功率为22kW。DC-FC体系将彻底绕过OBC，直接向电池提供直流电，额定功率不低在50kW，极可能年夜在400kW。

这一成长或者将鞭策电动汽车的普和率到达“临界范围”，从而真正融入一样平常糊口。汽车锂离子电池的充电时间一般很是长。半小时甚至更短的时间，也许是高速公路旅行者及运输行业事情者可接管的补能时间。缩短充电时间不仅可以晋升电动汽车的普适性，并且于石油燃料慢慢退场的配景下，还有能减缓充电站的列队压力——这也是加油站运营商存眷的重点。

资料来历：Yolé Group

（四） 从分立器件到模块

跟着充电分级逐渐成为行业常态，差别等级之间的一个主要区分性特性将表现于对于半导体的利用上。壁挂式充电盒及快速充电器凡是采用定制化设计，并重要利用分立半导体器件。超快充电桩、兆瓦级充电桩及一些直流快速充电桩已经经转向功率集成模块（PIM）。每一个PIM经由过程高密度、高效率的封装，集成为了年夜功率三相逆变器所需的年夜大都器件，包括绝缘栅双极晶体管（IGBT），但不含栅极驱动器。

例如，安森美（onsemi）的NXH011T120M3F2PTHG SiC PIM内置一个11Ω SiC T型中性点箝位转换器（TNPC）MOSFET。于结温TJ为25℃时，其额定最年夜电压为1200V。于栅源电压VGS为18V、漏极电流ID为70A的前提下，其典型导通电阻RDS（on）低至11.9mΩ。此外，该模块集成为了一个5kΩ热敏电阻，并采用直接键合铜的高机能衬底（HPS DBC）。它合用在半桥DC/DC转换器拓扑，并采用F2PIM封装，便在体系集成。

本教程稍后会阐明此中一些术语的寄义。此刻只需知道，恰是因为将PIM集成到充电桩设计中，充电桩才能于电源转换技能连续演进的配景下，实现更高水平的可进级性。

未完待续，后续推文将陆续先容分立组装与模块组装的比力、兆瓦级充电的可行性实现路径等。