【导读】《实现电动汽车快速充电教程》从技能层面深切切磋驱动下一代电动汽车充电体系的架构设计与相干器件。重点涵盖兆瓦级电动汽车充电技能暗地里的设计挑战与立异、分立式方案及功率集成模块（PIM）方案怎样助力构建可扩大、高效且靠得住的快速充电基础举措措施。本文为系列内容第一部门，将先容电力耗损趋向、电动汽车充电架构演进、兆瓦级充电体系架构等。

（一） 全世界电力耗损从头进入上升通道

为了满意交通运输行业的现实需求，州际卡车停泊站及大众车辆充电站均需配备兆瓦级充电桩。是以，不管充电体系现实运用在高压还有是低压场景，都必需根据超高电压情况的尺度举行设计，保障体系的安全性及靠得住性。

这一要求将直接鞭策全世界电力需求进一步爬升。按照国际能源署的研究数据，于2009至2024年这15年间，全世界电力需求实在一直处在稳步降落态势。这一趋向患上益在多方面的技能前进：电子装备能效连续晋升，智能手机及计较机等微电子装备的事情电压不停降低，电力运送收集的能源损耗也降至汗青最低程度。

然而，于如下三个因素的配合作用下，这一趋向已经发生逆转，全世界电力耗损从头进入上升通道：

工业流程与供热体系的电气化：工场与贸易修建为晋升能效、降低排放，正慢慢摒弃化石燃料，转而采用电力驱动。

超年夜范围数据中央：跟着人工智能技能的普和，数据中央的事情负载激增，由此激发了对于算力及散热的巨年夜需求。

交通运输的电气化：全世界电动汽车的快速普和，正鞭策交通运输范畴加快挣脱对于石油的依靠。

国际能源署（IEA）数据显示，2023年全世界售出的汽车中有近五分之一是电动汽车，此中纯电动汽车占昔时电动汽车销量的70%。

（二） 鞭策电动汽车充电架构演进的趋向

多重技能影响与全新能效冲破，配合鞭策了当下电动汽车的成长热潮：

锂离子金属质料成本降落，动员锂离子电池储能容量年夜幅晋升，进而鞭策了更高电压、更快充电速率的电动汽车充电桩（EVC）研发进程。

全世界行业尺度的普和，例如国际电工委员会制订的充电器尺度IEC 61851-1及汽车工程师协会制订的毗连器尺度SAE J1772，正鞭策全世界充电体系的效率冲破95%。

双向输电体系可将电动汽车的充裕电能回馈至电网，实现电力及成本的两重勤俭。

行业愈发聚焦在更高效、更靠得住的兆瓦级充电技能。

新型架构使电源转换体系患上以优化：将DC-DC转换历程拆解为多个更容易管控的阶段，实现转换器与前真个解耦，同时鞭策电力网络机制的去中央化。这带来显著成效：一辆纯电动半挂卡车的500kW电池即便靠近电量耗尽，也能于半小时内充电至80%。

（三） 兆瓦级充电体系架构

橡树岭国度试验室（ORNL）构思的兆瓦级EVC体系依托在一种称为“多端口”的电源转换体系。这类体系有望整合光伏发电（PV）、储能体系（ESS）及电动汽车充电三年夜功效。多端口所接入的充电体系自身可以或许输出10MW至15MW的功率，而每一个多端口撑持1MW至5MW的功率。

因为ORNL的兆瓦级充电体系需满意半挂卡车等超高电压充电场景的安全等级要求，是以于轻型车辆及乘用车等低压充电场景中利用时，这类设计会越发安全。

然而，要落地该架构，就象征着充电体系设计模式需要转型：从屋顶充电站这种定制化方案，转向可适配屋顶、洲际卡车停泊站、街角充电站等多元场景的模块化体系。

资料来历：美国橡树岭国度试验室

（四） 双有源桥的运用远景

按照ORNL最初提出的方案，每一个HD-EV转换器的额定功率为1.2MW。每一个转换器的充电端口配置可所以单个1.2MW端口或者三个400kW端口。

于ORNL的设计构思中，DC-DC转换支架中每一个充电端口的拓扑布局均基在双有源桥（DAB）转换器方案。ORNL做出的这一抉择至关主要，缘故原由有如下几点：

经由过程利用半导体器件，高效率运送靠得住电力所需的同步电源整流历程可年夜年夜简化。

经由过程于DC-DC转换历程中利用脉冲宽度调制（PWM），每一个转换器的电磁滋扰（EMI）频谱越发集中，且更易治理。

经由过程利用固定开关频率，体系于低负载（即仅给轻型车辆充电）时的举动更易处置惩罚。

DAB是一种原生双向拓扑，不仅答应过剩电流回送至电网，还有撑持接入光伏发机电以为电力网络历程提供有用增补。

DC-DC框图：器件选型方案

未完待续，后续推文将陆续先容电动汽车充电桩的电压等级分类、超快充电技能冲破、功率因数校订（PFC）级、谐振电源转换级、打造更快速电动汽车充电体系的安森美方案、现代地面交通的演进等。