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漫谈电动汽车

Electric Cars

在轿车、卡车或巴士的高压电气系统中,牵引逆变器位于高压系统电池和电动机之间。它将高压系统直流电压转换为3个交流输出相来驱动电机。

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欧洲议会批准公路收费改革以支持零排放卡车的发展

经过五年漫长的谈判,欧洲议会于2月批准了Eurovignette指令改革,为氢动力和电池电动重型货车提供比例很大的收费折扣。在很大程度上,新规则还将取消基于时间的收费方式,支持采用基于距离的收费方式。新指令为欧盟成员国预留两年的时间,以便将其条款纳入各自国家的法律。 Eurovignette指令由欧盟委员会于2017年5月提出,该指令是欧盟第一个“交通运输一揽子计划”的组成部分,旨在围绕卡车道路收费实行更加连贯和环保的规则。到2023年5月,各成员国必须为运营零排放卡车的运输商提供至少50%的基于距离的收费折扣。 成员国可以选择实施额外的基于二氧化碳排放量的收费标准,或者同时采用这两种收费标准。欧洲每年每辆卡车的道路通行费高达25,000欧元。新规则希望激励运输商转向使用零排放卡车。 根据UNFCCC(联合国气候变化框架公约)2019年的数据,卡车占欧盟道路运输气候排放量的23%。新法律要求各国从2026年起对卡车征收空气污染费。如今,只有四个成员国对卡车的空气污染物收取费用。从2026年开始,厢式货车和小型客车也需要根据环境表现来收费。 到2030年,基于时间的重型货车用户收费(vignettes,通行证)将逐步淘汰,取而代之的是在全欧公路网(TEN-T)实施基于距离的收费。可能会有一些豁免情形,以及可能允许新旧收费标准并存,欧盟国家将能够继续在其公路网络的其他部分使用vignettes通行证。 B通过按实际行驶公里数收费,该系统将更好地体现“污染者付费”的原则,这是欧盟环境政策的核心。这些变化将有助于为道路基础设施融资,同时减少拥堵并帮助实现气候目标。 早在1月份,在欧洲议会运输委员会对新规则进行关键性投票之前,一个由卡车制造商、运输运营商和零售商组成的著名团体就发表了一封 联名信,表达他们的支持。 包括T&E、斯堪尼亚、沃尔沃、MAN、德国邮政DHL集团、联合利华、雀巢和宜家在内的签署方强调,如果不进行必要的立法改革,向零排放车辆的过渡就无法及时推进。他们在信中写道:“实现这一目标的最佳方式之一,是根据气候排放情况改变卡车通行费标准。”
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电动汽车

电动汽车需要800V系统,800V系统需要碳化硅(SiC)器件

800V电动汽车(EV)已经问世,而且会越来越多。800V系统始于保时捷Taycan和奥迪e-Tron GT等豪华电动汽车,后来成为现代Ioniq5和起亚EV6的主流车型。通用汽车和Rivian宣布未来的电动汽车将采用800V系统。 [1]预计其他车企也会跟进。 800V系统的使用意义重大,因为它是当今400V传动系统的两倍。两倍的电压可以将充电时间减半。现代Ioniq5和起亚EV6可以支持200kW的功率,并在18分钟内将电量从10%充电到80%。保时捷Taycan可以在22.5分钟内从5%充电到80%。在400V电压下能处理100kW的充电电缆和连接器在800V电压下能提供200kW功率。尽管800V系统本身并不会显著增加行驶里程,但它可以通过缩短充电时间来减缓里程焦虑。 两倍的电压还能在给定的功率水平下将电流减半,从而减小电缆的规格和重量,从而造出更轻的电动汽车。更低的电流意味着产生的热量更少,电动汽车更为环保。更高的电压和更小的绕组,可使设计出的牵引电机具有更高的功率密度和更高的效率。 [2] 800V电动汽车需要SiC功率变换器 相较于硅功率MOSFET和IGBT,碳化硅(SiC)具有更高的性能。硅的禁带约为1.12电子伏(eV),而SiC的禁带为3.26eV,因此SiC器件在高温下具有更低的漏电流。 相较于硅(0.3MV/cm),SiC具有更高的击穿临界电场电压(2.8MV/cm),从而可大幅降低导通电阻。更高的击穿电场使得SiC器件比硅器件更薄,从而降低开关损耗,提高电流载荷能力并加快开关速度。因此,SiC MOSFET可以像硅MOSFET一样支持高频开关,但电流和电压额定值与IGBT接近,非常适用于电动汽车中的功率变换器。 与基于慢速开关IGBT的设计相比,使用SiC带来的高频开关有助于减小功率变换器。 相较于硅,热导率是SiC的另一个亮点。对于给定的功率耗散,SiC较高的热导率会产生较小的结温(T j)增加。SiC MOSFET还可以处理比硅器件更高的结温。SiC器件可承受高达600?C的最高结温(T j(max)),但出于封装考虑,商用器件的结温限制在175至200?C之间。另一方面,硅器件的T j(max)为150?C,这会增加散热需求并增大方案尺寸。 800V电动汽车需要基于SiC的辅助DC-DC变换器 即使牵引电源母线采用800V电压,电动汽车中的辅助电源母线预计仍将保持在24VDC或48VDC。电动汽车需要高度集成、重量轻且高效的技术来实现800V至24V或48V的DC-DC变换器。 辅助电源设计人员可以使用符合AEC Q100标准的 InnoSwitch3-AQ系列高压功率IC。这些IC集成了1700V SiC MOSFET和加强绝缘功能。它们最多可减少50%的元件数量,从而实现高度紧凑和轻量化的解决方案。 这些电源IC可在整个负载范围内提供高达90%的效率。它们的空载功耗低于15mW,可减少电动汽车电池管理系统中的自放电,并且晶圆厂、组装厂和测试厂均拥有通过IATF16949认证的汽车质量管理系统。 参考文献 [1] https://www.greencars.com/post/new-800-volt-fast-charging-systems [2] http://drivemode-h2020.eu/shifting-to-800-volt-systems-why-boosting-motor-power-could-be-the-key-to-better-electric-cars/
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