英飞凌车载充电器及直流直流变换器解决方案
英飞凌:为能源价值链提供芯片方案,无锡工厂努力践行“碳中和”
人们对所做工作的理解。例如，现在无锡工厂的工程师 对器件的理解非常深，从技术层面来看，他们已经谈到 了芯片晶圆的结构、振动到底哪个方向会对工件更好等 非常细致的问题。正是得益于工程师对技术的进一步掌 握，才能使英飞凌的产品达到目前的水准。 ２．４ 无锡工厂的工业４．０蓝图
展望未来，英飞凌提出了无锡工业 4.0 蓝图，包括 四个方面：1）集成化、数字化敏捷生产和制造系统。 这里主要是基于 MES 系统对“人机料法环”的管控。2） 利用大数据分析对质量的自动异常检测、预测。3）生 产智能化和自动化。希望工程师的生活、所有办公人员 的生活也实现数字化，实现高效自我管理的数字化工作 和生活。4）物料方面，希望能实现优化集成的材料处理。
1）打造智能工厂 工业互联网和智能工厂是英飞凌物联网战略的重要 组成部分。英飞凌是“德国工业 4.0”执行和指导委员 会初创成员，也加入了工业互联网联盟（IIC）和德国“工 业 4.0”平台，在“工业 4.0”相关规则和标准的制定中 发挥着非常关键的作用。同时，英飞凌也在研制工业 4.0 所需的核心器件和领先的半导体解决方案。除了是倡导 者之外，英飞凌也是工业 4.0 的赋能者。英飞凌能够提 供值得信赖的安全解决方案、高级感测能力、跨应用控 制以及高效电源管理，这些对于实现工业 4.0 具有非常 重要的作用。 除了作为倡导者和赋能者，英飞凌更是工业 4.0 的 实践者，把覆盖生产、供应链和技术开发全流程数字化， 作为实现工业 4.0 的一个目标。 2）MES 2013 年起，英飞凌无锡通过自主研发的制造执行系 统（MES）实现了制造自动化和智能化，显著提升了运 营绩效。该系统能够对人员、机器、材料、流程和方法、 环境设施等五大关键生产要素进行智能控制，利用无纸 化、数据分析及智能决策系统实现了工厂自动化和智能 化，从而降低成本，提升速度和质量。例如，英飞凌无 锡将生产周期缩短了 50%；在没有额外投资新设备的 情况下，生产效率提升了 11%；实现了制造因素和产品 工艺参数 100% 可追溯；自动化程度达到了 80%；基于
车载高频推挽DC-DC变换器设计方案
车载高频推挽DC-DC变换器设计方案0 引言随着现代汽车用电设备种类的增多，功率等级的增加，所需要电源的型式越来越多，包括交流电源和直流电源。
这些电源均需要采用开关变换器将蓄电池提供的+12VDC或+24VDC的直流电压经过DC-DC变换器提升为+220VDC或+240VDC，后级再经过DC-AC 变换器转换为工频交流电源或变频调压电源。
对于前级DC-DC变换器，又包括高频DC-AC 逆变部分、高频变压器和AC-DC整流部分，不同的组合适应不同的输出功率等级，变换性能也有所不同。
推挽逆变电路以其结构简单、变压器磁芯利用率高等优点得到了广泛应用，尤其是在低压大电流输入的中小功率场合；同时全桥整流电路也具有电压利用率高、支持输出功率较高等特点，因此本文采用推挽逆变-高频变压器-全桥整流方案，设计了24VDC输入-220VDC 输出、额定输出功率600W的DC-DC变换器，并采用AP法设计相应的推挽变压器。
1 推挽逆变的工作原理图1给出了推挽逆变-高频变压-全桥整流DC-DC变换器的基本电路拓扑。
通过控制两个开关管S1 和S2以相同的开关频率交替导通，且每个开关管的占空比d均小于50%，留出一定死区时间以避免S1和S2同时导通。
由前级推挽逆变将输入直流低电压逆变为交流高频低电压，送至高频变压器原边，并通过变压器耦合，在副边得到交流高频高电压，再经过由反向快速恢复二极管FRD构成的全桥整流、滤波后得到所期望的直流高电压。
由于开关管可承受的反压最小为两倍的输入电压，即2UI，而电流则是额定电流，所以，推挽电路一般用在输入电压较低的中小功率场合。
图1 推挽逆变-高频变压-全桥整流DC-DC变换器的基本电路拓扑当S1开通时，其漏源电压uDS1只是一个开关管的导通压降，在理想情况下可假定uDS1=0，而此时由于在绕组中会产生一个感应电压，并且根据变压器初级绕组的同名端关系，该感应电压也会叠加到关断的S2上，从而使S2在关断时承受的电压是输入电压与。
新能源汽车车载能源变换系统解决方案
汽车高压电子系统 系统概览 – 纯电动汽车
纯电混合电动车
英飞凌可以为以下部 分提供产品和方案: n Inverter n DC/DC converter n AC compressor n PTC heater n Onboard charger
DC/DC Converter
Electric Drive
车载充电器解决方案 －目前市场主流的两种拓扑结构
英飞凌产品: PFC:
Interleaved PFC
+
LLC
600V CoolMOS™ CPA e.g.: IPW60R099CPA or
1. Interleaved PFC and LLC converter
DC/DC:
650V CoolMOS™ CFDA e.g.: IPW65R080CFDA 650V IGBT TS5A* e.g.: IKW40N65T5A* Interleaved PFC + ZVS 1. Interleaved PFC and ZVS converter
AirCon Compressor
Fuel Tank
Oil Pump
HV Battery
12V Battery
Hybrid Transmission Cooling Fan
2014 -09-
Copyright © Infineon Technologi es AG
Onboard Charger
Paቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe 3
AC/DC L1 L2 L3 N E HV+ Filter Rect PFC DC/DC HV-
Earth to Ground
G
Driver Logic Powernet Comm Diagnosis/Monitoring Authentication/Billing Car Comm
直流汽车充电桩解决方案
直流汽车充电桩解决方案直流汽车充电桩解决方案1. 引言直流电动汽车充电桩是展望未来的一项前沿技术，其快速充电特性使其成为电动汽车行业的重要发展趋势。
本文将介绍直流汽车充电桩的主要解决方案，并对其深度和广度进行评估。
2. 直流充电桩的背景随着电动汽车市场的迅速发展，有效的充电设施成为主流需求。
而直流汽车充电桩以其快速、高效的充电方式成为了用户首选。
然而，直流充电桩技术的发展依然面临一系列挑战。
为了解决这些挑战，不同的解决方案被提出并得到了广泛应用。
3. 解决方案一：快速充电技术在实现快速充电技术方面，有两种主要的技术路线：CCS （Combined Charging System）和CHAdeMO（Charge de Move）。
CCS兼容了直流和交流充电模式，提供了更大的充电功率和更高的充电效率。
CHAdeMO则是由日本车厂共同开发的一种快速充电标准，也在一些地区广泛应用。
这两种技术都有助于提高直流充电桩的充电速度，并提供更好的用户体验。
4. 解决方案二：智能充电管理系统直流汽车充电桩的充电效率不仅与充电技术有关，还与充电桩本身是否具备智能充电管理系统有关。
智能充电管理系统能够监测充电桩的充电状态、电池温度和实时电量等信息，从而在充电过程中做出调整，提高充电效率，延长电池寿命。
智能充电管理系统还可以与智能电网进行互联，实现充电桩的智能调度和能源优化分配。
5. 解决方案三：充电桩网络建设为了实现广度和深度的发展，直流汽车充电桩需要建设一个完善的充电网络。
这个网络涉及到充电桩的布局、定位和维护等方面。
只有具备便捷、高效的充电网络，用户才能更加方便地使用直流充电桩，从而推动电动汽车市场的发展。
6. 个人观点和理解直流电动汽车充电桩的解决方案是电动汽车行业稳步发展的关键。
通过采用兼容不同充电标准的快速充电技术、智能充电管理系统和完善的充电网络，直流充电桩能够满足用户对充电速度、效率和便利性的需求。
我认为，随着技术的不断发展和创新，直流汽车充电桩的解决方案将继续完善，并在未来的电动汽车市场中发挥更大的作用。
车载充电机在新能源汽车拆解应用分析
车载充电机在新能源汽车拆解应用分析消费者关注（新能源）汽车的两类体验：驾驶体验（动力、舒适、娱乐、安全）、充电（速度）。
1车载OBC简介从（产品）/系统角度看OBC及在新能源汽车的作用。
威迈斯的OBC车载充电机，威迈斯今年刚上市，是OBC和（DC/DC）的领先企业。
车载充电机OBC(On-Board Charger)属于安装在新能源电动车内的零部件，它将交流（充电桩）输出的交流电转化为（高压）直流电，给整车高压动力电池充电。
图片来源：mobility f（or）esight新能源汽车的核心零件可分为三部分：动力电池，电驱（（控制器）、（电机）、减速器），小三电（PDU+（DC）-DC+OBC）。
OBC 也是电动汽车设计及其性能最关键的方面之一。
图片来源：《小三电系统的技术研究》新能源汽车的OBC分为单向OBC和双向OBC，电路包括功率电路（（PFC）+ 移相全桥/LLC）和（控制电路）组成。
单向OBC只能给动力电池充电，双向OBC可以把动力电池的直流电逆变成为家用220V交流电。
产品特性：• 额定输出功率：6.6kW• 交流输入电压：85V（ac）~ 265Vac• 最大交流（电流）：32A• 直流输出电压：230Vdc ~ 450Vdc• 最大输出电流：22A•功率因素：≥ 0.99• 峰值效率：≥ 94%2车载OBC指标OBC的部件主要有以下的技术指标：图片来源：OBC技术指标，来自浙江大学电气工程学院功率等级：国内和海外的新能源汽车充电功率不同。
常见的OBC 充电功率为3.3 kW、6.6 kW、11 kW 和22 kW。
11kW的OBC，意味着充满66kWh的动力电池需要6h。
转换效率：效率是很重要的目标，与整个单元的散热方式息息相关。
图：wolfspeed某6.6KW 双向OBC的主要设计参数。
容积&重量&功率密度：汽车对于部件的体积和重量都有着严格的要求，设计要求比较高；目前趋势是DC/DC、OBC二合一集成，或者DC/DC和OBC,PDU做三合一集成，功率密度大幅提升，体积降低。
电动汽车直流变换器中高压MOSFET的振荡分析与改善
ＤＣ—ＤＣ 变 换 器 。
关键词 ： 电动 汽 车 ； ＤＣ— ＤＣ 变换 器 ； ｚ Ｖ Ｓ移 相 全 桥 ； 车 用 Ｍ ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔ； 快 恢 复体 二 极 管
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｏｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ６ ４
文献标志码 ： Ａ
电动汽车直流变换器 中高压 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ的 振荡分析与改善
周 晶 晶 ， 一 ， 庞 方 杰 ， 汤 天 浩
（ １ ． 上海 海事 大学 物流 工程 学院 电气 自动化 系， 上海 ２ ０ １ ３ ０ ６ ； ２ ． 英 飞凌科技 （ 中 国） 有 限公 司， 上 海
力小 、 变换 器 可 靠 性 高 等优 点 。当 出现 导通 延 迟 现 象时 ， 普 通 功 率 ＭＯＳ Ｆ Ｅ Ｔ 在 移 相 全桥 变换 器 中 由 于体 二 极 管 反 向
恢 复 特 性 差 不 能及 时 清 除 内部 载 流 子 ，会 导 致 器件 在 开 关过 程 中 出错 ，进 而 影 响 系统 的 可 靠 性 。 英 飞 凌 新 型 过 Ａ Ｅ ｃ — Ｑ１ ０ １认 证 高 压 功 率 ＣＯＯＬ ＭＯＳ Ｃ Ｆ Ｄ Ａ 带有 极 快 速 的 体 二极 管 ， 并 具 有 极低 的 导通 电 阻。 实验 表 明在 移 相 全 桥 变换 中使 用 Ｃ Ｆ ＤＡ 能 够 减 小潜 在 体 二 极 管 反 向恢 复 问题 ， 提 高 系统 效 率 以及 可 靠性 ， 尤其 适 用 于 车 用 Ｈｖ— Ｌ ｖ 的
一种车载充电机实现直流快充功能的方法[发明专利]
![一种车载充电机实现直流快充功能的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe85ab1b4693daef5ff73d12.png)
专利名称：一种车载充电机实现直流快充功能的方法专利类型：发明专利
发明人：陶敬恒,张红彬
申请号：CN201810304440.4
申请日：20180408
公开号：CN108621831A
公开日：
20181009
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种车载充电机实现直流快充功能的方法，包括充电机、CAN控制器和CAN 端口，在充电机上接入直流充电端口，提高充电机的主电路的功率至快充所需的功率等级，CAN端口可用作于CAN控制器软件升级后的通讯端口。
本发明针通过简单的技术改进和升级，可以获得快充功能的实现，提升了微型车和锂电低速车的使用方便性。
申请人：嘉善中正新能源科技有限公司
地址：314100 浙江省嘉兴市嘉善县晋阳东路568号11号楼2楼
国籍：CN
代理机构：上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：周兵
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英飞凌EV-HEV AC
英飞凌EV/HEV AC
英飞凌EV/HEV AC-DC电池充电器方案
电子元件是提高能效的关键。
为了节约能源和降低污染，英飞凌提供了采用同类中最好的（混合）电动汽车技术的创新型高性能解决方案，这些技术代表了最有效的、面向个人交通的能量转换方法之一。
英飞凌整合了世界高级功率电子领域的领导厂商和世界第二大汽车半导体公司的专业知识来为这些新型个人运输提供创新型电子解决方案。
这些解决方案延续了我们致力于出色的质量与高可靠性的承诺，而这正是世界领先的轻型汽车制造商所期望的。
我们的系统专业知识意味着，我们能够提供全面的芯片集来实现性能和成本的最佳均衡。
今天，我们很高兴能够为用户提供HEV应用的众多领域内的技术领先产品，如功率半导体、电源模块、微控制器和传感器。
随着我们的元件不断提供高成本效益、高效率和高功率密度，英飞凌也在推动面向未来个人移动性的电动系统解决方案。
混合动力汽车的动力系统解决方案框图。
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η
Po/W
目录
车载充电器 (OBC)
汽车直流直流变换器(DCDC)
高压CoolMOSTM CFDA 系列产品组合
超级结技术的原理
传统MOSFET管: 外延层占了大于90%的导通损耗 漏源极击穿电压直接相关于外延层BVDSS : 漏源极击穿电压 漏源极电阻*面积
超级结-MOSFET: 漏源极击穿电压 和 漏源极电阻*面积 的关系 可被调整，这通过用p-掺杂来做补偿 漏源极电阻* 面积 的大幅下降，主要受限于 工艺窗口
高压CoolMOSTM CFDA 系列产品组合
基于 CoolMOSTM CFDA 的车用直流直流变换器 - 特点 特点 • 具有2kW 的大功率转换 • 低成本单级结构 • 高转换效率 • 面向汽车的系统设计
电路工作原理 - 零电压开关移相全桥电路
基于 CoolMOSTM CFDA 的车用直流直流变换器 - 关键元器件 关键功率半导体元件 • IPW65R080CFDA (功率开关)
I P W 65 R 080 CFD A Infineon Power MOSFET Package name Voltage class (650V) Resistance Resistance @ 25°C in mOhm CoolMOS Fast Diode Automotive
相关材料
相关手册
400
500
650V CoolMOS™ CFDA 产品组合
TO-263 (D2PAK)
TO-220
TO-252 (DPAK)
IPD65R660CFDA IPD65R420CFDA
TO-247
IPB65R660CFDA
IPP65R660CFDA
IPB65R310CFDA
IPP65R310CFDA
IPW65R190CFDA
Mild HEV Full HEV Plug HEV EV Pure HEV
针对汽车高压市场的功率MOSFET器件
工业功率器件的 重要玩家 包括业界知名的 CoolMOS™ 两者的结合造就了 高端的汽车级功率 CoolMOS ™器件
全球汽车电子 半导体领域的引 领者
电动汽车中的功率变换器
1.主逆变器 2.直流直流变换器
• 1ED020I12FA (门极驱动) • IPB180N08S4-02 (功率开关) • 2ED020I12FA (门极驱动)
基于 CoolMOSTM CFDA 的车用直流直流变换器 - 主要损耗分布
基于 CoolMOSTM CFDA 的车用直流直流变换器 -工作效率
工作效率 vs 输出功率
IPB65R110CFDA
IPP65R110CFDA
IPW65R048CFDA
2014-09-11
Copyright © Infineon Technologies AG 2014. All rights reserved.
Page 22
CoolMOS™ CFDA 650V: 命名规则 IPW65R080CFDA
CoolMOS CFDA系列的好处与特征
好处
更低的开关损耗 (较少的散热片)
特征
体二极管上更低的反向恢复电荷 Qrr 和低输出电荷Qoss
更好的EMI行为 (减小的滤波器)
有限的电压过冲，具有自限制的dv/dt行为
更多的安全设计余量 (快速设计) 676V
650V 击穿电压
20
T=25°C; If=20A; Rg,d=5.6 Ohm; Ugs=13V
3.电池管理单元
4.车载充电器
5. 辅助逆变器
目录
车载充电器 (OBC)
汽车直流直流变换器(DCDC)
高压CoolMOSTM CFDA 系列产品组合
目录
车载充电器 (OBC)
汽车直流直流变换器(DCDC)
高压CoolMOSTM CFDA 系列产品组合
变换器的架构
230Vac系统的车载充电器的功率等级 3,5 kW 单相 符合电网供电系统的规范 专有的充电接口 兼容电池的充电要求
小信号MOSFET产品组合 – N 沟道
结论
针对车载充电器(OBC)和车用直流变换器(DCDC)的两个系统级解决方案。 新推出的650V高压CoolMOS™ CFDA系列产品，结合了汽车和功率半导体 两个领域的优势。 CoolMOS™ CFDA 系列产品，适用多种电路结构，如功率因数校正电路、 移相全桥、谐振电路等。 车规级小信号MOSFET，同样可用于新能源车的信号电路。
பைடு நூலகம்技术资料
应用笔记 技术文章 仿真模型 数据手册，MCDS 文件 PCB设计数据
视频
技术视频 产品信息视频 /mediacenter
产品网页
在一个页面上就能 找到所有产品相关的信息 数据手册, MCDS 网上购买 (OPN, SPN) 其他相关材料
英飞凌车载充电器及直流直流变 换器解决方案
2015年5月
汽车市场的趋势 - 驱动电气化
kUnits 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Ids_SPW47N60CFD Ids_IPW65R080CFD A
800 600 U [V] 400 200 0 0 100 200
452V
IPW65R080CFDA Comp2 600V
Id [A]
15 10 5 0 -5 0.25
0.3
0.35 time [µs]
0.4
0.45
0.5
300 t [µs]
IPB65R190CFDA
IPP65R190CFDA
IPW65R150CFDA
Best-in-Class – Smallest RDS(on) possible in given package
IPW65R110CFDA
IPB65R150CFDA IPP65R150CFDA
IPW65R080CFDA
桥式整流
PFC 级
DC/DC 级
交错无桥PFC的概念
器件号 S1..S4
作用 PFC开关
推荐器件 650V CoolMOS CFDA
直流直流级拓扑 - 谐振变换器
器件号 S1..S4
作用 全桥 开关
推荐器件 650V CoolMOS CFDA
效率测试结果
目录
车载充电器 (OBC)
汽车直流直流变换器(DCDC)
产品简介 选型手册 应用手册 演讲材料 产品发布通讯 /powermosfets /automotivemosfet /automotive /CFDA /sic-gen5
车载充电器的价值点
尺寸和重量 输入符合全球范围的通用性 具有单相/三相输入的灵活性 内在的冗余安全概念
车载充电器的电路结构
交流/直流变换器模块给电池模块进行充电。 PFC 级: 利用MOS管做PFC配置 DC/DC级: 全桥
CoolMOS
n:1
uAC
ubattery
CoolMOS