隨著新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展，終端應(yīng)用滲透率正迅速提高，在可預(yù)見的未來，整個新能車市場的規(guī)模將會持續(xù)擴(kuò)大，邁向規(guī)模化、高質(zhì)量發(fā)展階段。充電樁作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，加快充電樁配套設(shè)施的建設(shè)和完善對于緩解補(bǔ)電焦慮，推動電動汽車更深層次的普及至關(guān)重要。為了適應(yīng)用戶快速、安全的充電需求，提升充電樁的功率等級和效率是其發(fā)展的主流方向。

直流充電樁與電網(wǎng)連接，經(jīng)過整流升壓后，輸出可調(diào)直流電給動力電池進(jìn)行充電，具備調(diào)壓范圍寬、輸出功率高，充電速度快等特點，得到了廣泛應(yīng)用，其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。功率部分由多個直流充電模塊并聯(lián)構(gòu)成，隨著直流充電樁功率的持續(xù)提高，其充電模塊的功率等級亦隨之增大，從主流的20kW/30kW逐步提升至40kW/50kW及以上。其系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖1 直流充電樁結(jié)構(gòu)框圖

資料來源：充電樁熱設(shè)計問題思考

圖2 直流充電樁系統(tǒng)框圖

直流充電模塊的功率回路由AC/DC、DC/DC兩部分組成。AC/DC部分連接電網(wǎng)側(cè)，用于整流和功率因素校正；DC/DC部分輸出可調(diào)直流電壓，滿足不同類型電池的充電需求。

圖3 直流充電模塊結(jié)構(gòu)圖

圖4 直流充電模塊典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

隨著V2G、V2X等技術(shù)的發(fā)展，直流充電樁需要實現(xiàn)能量的雙向流動，助力新能源行業(yè)更高質(zhì)量發(fā)展。典型的雙向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示，前后級均可使用1200V的功率器件。此應(yīng)用中，高壓MOSFET將會展現(xiàn)出優(yōu)異的器件特性。

圖5 雙向直流充電模塊典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

針對直流充電樁領(lǐng)域，貝嶺可提供完整的芯片選型解決方案，覆蓋功率鏈和信號鏈等眾多產(chǎn)品，產(chǎn)品型號完善、性能優(yōu)異。貝嶺功率器件與積塔半導(dǎo)體深度融合，包含MOSFET、IGBT、等全系列產(chǎn)品，為高可靠直流充電模塊設(shè)計提供助力，具體選型如表1所示：

表1 功率器件選型列表

同時，貝嶺擁有較為完善的電源管理、信號鏈產(chǎn)品可供選擇，產(chǎn)品質(zhì)量可靠、供應(yīng)穩(wěn)定，具備專業(yè)的全流程技術(shù)支持及售后服務(wù)能力。選型參考如表2所示：

表2 充電樁芯片選型參考

自2020年，國家將充電樁納入新基建并大力發(fā)展，各類企業(yè)積極入局，現(xiàn)已進(jìn)入行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵期，將迎來爆發(fā)增長。預(yù)計到2030年，中國新能源汽車?yán)塾嬩N量將達(dá)到6420萬輛，《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南》中提到的建設(shè)目標(biāo)是車樁比基本達(dá)到1:1，但目前的車樁比保持在3:1附近。充電樁仍存在較大的缺口，現(xiàn)保守估計2025年左右車樁比達(dá)到2:1左右，當(dāng)前市場規(guī)模不足300億，根據(jù)目前對新能源汽車銷量的預(yù)測可大致計算出2025年充電樁市場規(guī)模將突破1035億元，發(fā)展前景巨大。

充電樁典型產(chǎn)品(圖1)及現(xiàn)在主流的連接方式C(圖2)如下所示。

圖1 充電樁產(chǎn)品圖

將電動汽車和交流電網(wǎng)連接時，充電樁使用帶有車輛插頭的活動電纜。配置符合國家標(biāo)準(zhǔn)的7芯交流充電插座，按照國家標(biāo)準(zhǔn)定義的電氣、尺寸安裝充電插座。采用樁帶插座的模式，也是目前行業(yè)上最流行，電纜獨立活動，提供用戶更方便的應(yīng)用，可降低整機(jī)成本、易裝配。

圖2 充電樁連接方式C

以某款交流汽車充電樁為例，整機(jī)的框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 交流充電樁框圖

主要由電氣模塊、計費(fèi)及充電控制模塊、人機(jī)交互模塊、通訊模塊和后臺服務(wù)器五大部分組成。

經(jīng)過多年的積累，上海貝嶺可提供一整套覆蓋接口、數(shù)字隔離、存儲、計量、電源管理、MOSFET的汽車交流充電樁解決方案。

上海貝嶺RS-485產(chǎn)品系列豐富，所有產(chǎn)品均滿足TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)，并有多款產(chǎn)品通過國家電網(wǎng)計量中心檢驗，產(chǎn)品針對電力行業(yè)應(yīng)用的復(fù)雜性進(jìn)行了專門設(shè)計，擁有多項專利。針對汽車交流充電樁，RS-485系列產(chǎn)品如表1所示。

表1 RS-485選型表

針對交流充電樁，上海貝嶺提供的EEPROM產(chǎn)品支持IIC、SPI多種接口，且封裝形式多樣，以滿足客戶的需求，產(chǎn)品如表2所示。

表2 存儲器選型表

針對汽車交流充電樁，上海貝嶺提供專業(yè)的單相和三相計量產(chǎn)品，有免校準(zhǔn)和整機(jī)校準(zhǔn)型，具有高精度和寬動態(tài)范圍的特點，型號如表3所示。

表3 計量選型表

電動汽車交流充電樁通常內(nèi)置開關(guān)電源，上海貝嶺AC/DC產(chǎn)品線豐富，分為PSR和SSR，針對汽車交流充電樁，有成熟方案的AC/DC產(chǎn)品選型如表4所示。

表4 AC/DC選型表

開關(guān)電源輸出12V通過DC/DC和LDO降壓后給控制器供電，針對交流充電樁，上海貝嶺DC/DC產(chǎn)品(表5)和LDO產(chǎn)品(表6)如下所示。

表5 LDO選型表

表6 LDO選型表

開關(guān)電源部分，上海貝嶺可根據(jù)客戶的需求提供不同電壓等級和電流的高品質(zhì)高壓平面 MOSFET，選型表如下(表7)所示。

表7 MOSFET選型表