插電式混合動力汽車SiC 基車載電池充電器的性能驗證

插電式混合動力汽車SiC 基車載電池充電器的性能驗證

插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（EV）的使用能夠降低汽車行業對環境的影響。其中，能夠利用家庭電網充電并依靠內燃機增加續駛里程的PHEV應用最為廣泛。電力驅動系統是影響PHEV動力性能、可靠性和成本的關鍵因素。隨著PHEV的發展，對電力驅動小型化和輕量化提出了更高的要求。PHEV的電力驅動部分主要由硅（Si）基功率器件組成。Si基功率器件的電壓阻斷能力、正向導通壓降和器件開關速度已經達到了材料的本征極限，尤其是在高頻領域具有明顯的局限性。對此，給出了一種碳化硅（SiC）基車載電池充電器，其可以提供更高的轉換效率，并實現車載電池更高的功率密度。

與Si基車載電池充電器相比，SiC基車載電池充電器有更高的電流密度，在相同功率等級下，具有更小的體積。在設計SiC基車載電池充電器時，將原本的Si基金屬-氧化層半導體場效晶體管（MOSFET）和Si基肖特基二極管改為SiC基。為了驗證SiC基車載電池充電器的性能，需要確定其不同切換頻率下的電感損耗。這些電感損耗包括直流線損耗、交流線損耗、渦流鐵芯損耗和磁滯鐵芯損耗。使用LC諧振法測量切換頻率為200、250、500kHz下的電感損耗和車載電池的功率密度。測試結果表明，當切換頻率為250kHz時，充電器的峰值效率為95%。此時，車載電池的最大輸出功率為6.06kW，質量功率密度為3.8W/kg、體積功率密度為5.0kW/L，該值約為豐田普銳斯車載電池使用Si基車載電池充電器的10倍。

KojiShiozakietal.SAE 2016-01-1234.

編譯：陳丁躍