插电式混合动力汽车SiC 基车载电池充电器的性能验证

插电式混合动力汽车SiC 基车载电池充电器的性能验证

插电式混合动力汽车（PHEV）和纯电动汽车（EV）的使用能够降低汽车行业对环境的影响。其中，能够利用家庭电网充电并依靠内燃机增加续驶里程的PHEV应用最为广泛。电力驱动系统是影响PHEV动力性能、可靠性和成本的关键因素。随着PHEV的发展，对电力驱动小型化和轻量化提出了更高的要求。PHEV的电力驱动部分主要由硅（Si）基功率器件组成。Si基功率器件的电压阻断能力、正向导通压降和器件开关速度已经达到了材料的本征极限，尤其是在高频领域具有明显的局限性。对此，给出了一种碳化硅（SiC）基车载电池充电器，其可以提供更高的转换效率，并实现车载电池更高的功率密度。

与Si基车载电池充电器相比，SiC基车载电池充电器有更高的电流密度，在相同功率等级下，具有更小的体积。在设计SiC基车载电池充电器时，将原本的Si基金属-氧化层半导体场效晶体管（MOSFET）和Si基肖特基二极管改为SiC基。为了验证SiC基车载电池充电器的性能，需要确定其不同切换频率下的电感损耗。这些电感损耗包括直流线损耗、交流线损耗、涡流铁芯损耗和磁滞铁芯损耗。使用LC谐振法测量切换频率为200、250、500kHz下的电感损耗和车载电池的功率密度。测试结果表明，当切换频率为250kHz时，充电器的峰值效率为95%。此时，车载电池的最大输出功率为6.06kW，质量功率密度为3.8W/kg、体积功率密度为5.0kW/L，该值约为丰田普锐斯车载电池使用Si基车载电池充电器的10倍。

KojiShiozakietal.SAE 2016-01-1234.

编译：陈丁跃