在電動(dòng)汽車中，電池包和電池充電系統(tǒng)取代了IC發(fā)動(dòng)機(jī)。車載電池充電器系統(tǒng)連接到交流電源網(wǎng)絡(luò)(主電源)，將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，并為電池組充電。或者，非車載充電站可以直接提供直流電，并以更快的速度為電池充電。來自充電站的固定電纜具有基于充電站支持的協(xié)議的充電連接器。如果充電站支持多個(gè)協(xié)議，它可能有多個(gè)連接器。

一旦連接器插入充電插孔(車輛)，就必須滿足兩個(gè)條件。選擇充電類型(AC或DC)，在某些協(xié)議中，也選擇充電模式。軟件和硬件檢查完成后，開始充電。車載電池充電器內(nèi)的軟件或外部充電站中安裝的固件監(jiān)測充電情況。在過電壓或過電流的情況下，充電系統(tǒng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?

第一代 HEV 和 EV 設(shè)計(jì)為使用車載充電器充電，其中電源轉(zhuǎn)換集成到車輛中。這意味著駕駛員可以將車輛插入交流電源，幾乎可以在任何地方為汽車充電。

工程挑戰(zhàn)在于車內(nèi)的物理空間有限，這反過來又限制了車載充電系統(tǒng)的尺寸和功率范圍。此外，運(yùn)輸僅在汽車停放和充電時(shí)使用的系統(tǒng)的重量并不具有良好的工程意義。

長期趨勢是車外充電，為司機(jī)提供類似于他們在加油站加油的體驗(yàn)。通過使用直流電源進(jìn)行車外充電，可以更快地為車輛充電，并實(shí)現(xiàn)更長的行駛里程。

功率與充電時(shí)間的關(guān)系

如果駕駛員在提供低于 50 kW 的充電站為他或她的汽車充電，則充電時(shí)間約為 50 分鐘，行駛里程約為 125 英里。對于通勤上班的人來說，這個(gè)限制可能是可以接受的，但在長途旅行中，司機(jī)不想每 125 英里就停下來等待 50 分鐘以繼續(xù)他們的行程。

這推動(dòng)了對更高功率充電的需求。例如，一個(gè) 350 千瓦的充電站可以讓汽車在 7 分鐘內(nèi)充滿電。這大約是喝咖啡或去洗手間所需的時(shí)間，非常接近消費(fèi)者今天使用內(nèi)燃機(jī)汽車的體驗(yàn)。

一些 350 kW 的充電站已開始實(shí)施，但數(shù)量很少，主要由特斯拉和 ABB 等大公司提供。推廣速度很慢，因?yàn)橹С诌@種充電的基礎(chǔ)設(shè)施在每個(gè)國家或州都沒有準(zhǔn)備好。

此外，汽車中的電池必須在很短的時(shí)間內(nèi)吸收這種水平的能量，而且并非所有汽車都包含這種電池。雖然在高端汽車中具有這種功能，但這種能力還處于趨勢的初期，但最終直流快速充電也將得到中價(jià)和低端汽車的支持。

直流充電，特別是大功率直流充電，大大加快了充電時(shí)間。為了達(dá)到 125 英里的行駛里程，Littelfuse 估計(jì)使用 20 千瓦的充電站為車輛充電需要 120 分鐘。然而，使用 350 千瓦的充電站，只需 7 分鐘。確切的數(shù)字將根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式、電池類型、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等而有所不同。然而，差異是極端的。

更高的功率范圍為一些電子供應(yīng)商提供了商機(jī)，因?yàn)槌潆娤到y(tǒng)材料清單中功率半導(dǎo)體器件的價(jià)值在更高的功率范圍內(nèi)呈指數(shù)增長。從 150 kW 充電系統(tǒng)到 350 kW 充電系統(tǒng)，功率半導(dǎo)體內(nèi)容的價(jià)值從大約 350 美元上升到超過 3,500 美元。這是因?yàn)楦吖β试O(shè)計(jì)需要成本更高的技術(shù)，例如 GaN 和 SiC 器件以及創(chuàng)新封裝。預(yù)計(jì)這些技術(shù)的價(jià)格將隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而趨于平穩(wěn)，但與功率轉(zhuǎn)換相關(guān)的功率半導(dǎo)體器件仍將有巨大的需求。