最近汽车行业的反弹，消费者对绿色技术的兴趣迅速复苏，以及越来越多的监管支持推高了电动汽车（EV）市场预期。

　　电动汽车已经接近解决习惯于使用内燃机的车辆可能行驶400英里范围的客户的“里程焦虑”。最新的电动汽车可提供接近200英里的续航里程，预计300英里将很快变得司空见惯。在前沿，基本的特斯拉S车型提供超过400英里，而新的豪华电动汽车潮流引领者Lucid Motors已经跨越了这一标志，车型行驶了500多英里。

　　本文探讨了碳化硅（SiC）技术如何在快速增长的快速充电器市场中继续成为满足电力和车辆到电网（V2G）需求的领先解决方案。

　　通往15分钟充电解决方案之路

　　维持电动汽车的增长需要充电器基础设施，将充电时间缩短至12-15分钟，以实现80%的容量。增加电压可以安全地实现这种快速充电器所需的更高功率输出。高电压允许较低的电流，这反过来又减少了电缆中的功率损耗以及电池过热，从而更好地保持功率。它还允许减轻重量，因为通过减小电缆尺寸需要更少的铜，从而释放空间和重量。较小的电缆尺寸也有助于降低昂贵的铜电缆和连接器的成本。

　　充电器必须支持的另一个重要趋势是车辆到电网（V2G）。V2G正在逐步发展，因为公司正在为车轮上强大的储能系统（ESS）创新引人注目的商业模式。虽然太阳能和固定式ESS肯定会在未来电气化中占有重要地位，但V2G正在被考虑用于处理负载峰值。

　　考虑大型商业/工业能源消费者，他们必须为所需的峰值功率和高平均功率因数支付罚款。双向直流快速充电器可以在高峰负载期间从为员工电动汽车充电切换到为企业场所或电网供电，这为安装提供了令人信服的经济案例。

　　例如，Fermata Energy正在北卡罗来纳州的Ahoskie测试设备，这些设备最终将有助于将电动汽车与建筑物和电网相结合。其目标是将电动汽车转变为有价值的ESS资产，不仅提高能源弹性和降低能源成本，而且最终提供频率调节等服务。

　　在较小的规模上，这些ESS资产可以在停电期间为消费者提供备用，并为露营者和商业承包商（包括支持远程电视/电影拍摄的承包商）提供便携式电源或在公用事业中断时提供临时电源。在更大的范围内，V2G可以与国家电网相结合，以平滑风能和太阳能等可再生能源的波动。

　　碳化硅支持800V架构

　　碳化硅（SiC）是实现向高压快速充电器转变的关键技术。与硅（Si）器件相比，SiC器件具有多种优势：

　　击穿场高10×可在比硅更小的芯片面积内实现高阻断电压。（目前，SiC支持高达1700 V的MOSFET阻断，而硅超结MOSFET通常限制在900 V以下。

　　与Si相比，导通电阻更低，关断状态漏电流更低，有助于提高效率。

　　非常低或无反向恢复电流，能够以比硅高3×至5×的系统频率进行切换，从而减小电容器和磁性元件的尺寸和重量。

　　3×更高的导热性和承受更高芯片温度的能力降低了冷却要求。

　　车载和非车载EV快速充电器均包括两个主要模块：用于AC/DC转换的有源前端（AFE）和DC/DC转换器。AFE从电网获取单相或三相电源并输出到直流中间电压，然后由DC/DC模块转换为快速充电EV电池所需的电压。

　　虽然OBC通常使用单个3至11 kW模块，但非车载充电器堆叠了15kW-30kW模块，目前达到150 kW，并达到最近的350 kW目标。最新的SiC器件、封装和电路拓扑结构使得在不久的将来用更少的60 kW模块实现这一目标成为可能。

　　随着电动汽车电池电压向800 V移动，1，200 V SiC开关不仅实现了旨在实现15分钟充电的新型电动汽车架构，而且还为具有双向充电器的V2G应用开辟了新的机遇。

　　Wolfspeed为工程师设计带有CRD-22DD12N DC/DC参考板的CRD-22AD12N AFE的工作表明，使用SiC器件通过降低整体系统成本、减小重量和尺寸、提高系统效率、减轻热设计和成本负担，以及通过简化电源系统设计可能缩短上市时间，弥补了硅器件成本的溢价。

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