消费者需求不断攀升，电动汽车 (EV) 必须延长续航里程，方可与传统的内燃机 (ICE) 汽车相媲美。解决这个问题主要有两种方法：在不显著增加电池尺寸或重量的情况下提升电池容量，或提高主驱逆变器等关键高功率器件的运行能效。
为应对电子元件导通损耗和开关损耗造成的巨大功率损耗，汽车制造商正在通过提高电池电压来增加车辆的续航里程。
图 1：生产中的电动汽车以及所需的复杂系统
由此，800 V 电池架构越来越普及，并可能最终取代目前的 400 V 技术。然而，电池容量越大，所需的充电时间就越长，这正是车主的另一个顾虑，意味着若在抵达目的地前需中途充电，将要等待很长时间。
因此，就像需要提高电池电压一样，汽车整车厂商也必须跟上电动汽车车载充电器 (OBC) 的发展步伐，而首先要考虑的是必须支持 800 V 电池架构和处理更高的电压。为此，现行的标准 650 V 额定芯片元件需过渡到额定电压最高达 1200 V 的芯片元件。此外，为加快电池充电速率，对更高额定功率 OBC 的需求也在日益增长。
消费者迫切需要更出色的性能
OBC 能够将交流电转换为直流电，因而可以让汽车利用电网等交流电源进行充电。充电站的输出峰值会明显限制充电速度，同样的，OBC 的峰值功率处理能力也是充电速度的一大影响因素。
在目前的充电基础设施中，充电桩分为三个等级：
· 1 级的最大功率为 3.6 kW
· 2 级的功率为 3.6 kW 到大约 22 kW ，与 OBC 的最大容量相当
· 3 级提供直流电，无需使用 OBC，功率为 50 kW 到 350+ kW
尽管速度较快的 3 级直流充电站已投入使用，但其在全球范围内分布有限，因此 OBC 仍然不可或缺。此外，许多企业正尽可能提高现有 2 级充电基础设施的性能并促进更高电压电池技术的采用，市场对更高能效 OBC 的需求预计仍将持续增长。
表 1：OBC 的不同功率等级及其对 80 kWh 电池充电时间的影响
表 1 列举了常见的 OBC 功率等级及大致充电时间。为加快充电速度、满足消费者需求，行业已开始转向更强大的三相 OBC。然而，电动汽车的实际充电时间取决于多个因素。
首先我们需要明确一点，充电并不是一个线性过程。当电池接近满容量(通常超过 80%)时，充电速度会减慢，以保护电池健康。简单来说，电池电量越满，接受电能的速度就越慢。电动汽车通常不是满电状态，许多电动汽车制造商通常也不建议频繁待电量耗至 0% 再充满至 100%，而是只需充一部分(例如最高充到 80%)，这样可显著缩短充电时间。此外，电气化趋势正逐渐延伸到公共汽车、货车、重型车辆和农业用车等各种车辆类型甚至是船舶，OBC 还将继续发展，目标是实现 22 kW 以上更高功率等级。
汽车整车厂商可以通过构建更强大的 OBC 来提高 2 级充电站的充电速度，但这需要利用经济高效且性能可靠的电子元件，来实现更高的电压(800 V，而非 400 V)和更高的功率等级。
更高性能 OBC 的关键设计考虑因素
对于更高性能的 OBC，除了额定功率和电池电压之外，还有许多因素需要考虑。其中包括散热管理、封装限制、器件成本、电磁兼容性 (EMC) 以及对双向充电的潜在需求。
谈到散热管理，很容易想到增加 OBC 的尺寸和重量。然而，这种简单的方案并不理想，因为电动汽车的空间有限，难以容纳过于庞大 OBC，而且重量增加也会导致缩短车辆的续航里程。
800 V 电池架构可以带来诸多益处，例如减少导通损耗、提高性能、加快充电和电力输送速度等，但也为设计师带来了许多复杂难题：
· 器件供应：寻找适合 800 V 安全运转的器件可能会很困难。
· 降额以确保可靠性：即使是合格的器件也可能需要降额，也就是以低于最大容量的功率运转，以确保长期可靠性。
· 安全问题：更高电压的系统需要强大的绝缘和安全功能。
· 测试和验证：验证高电压系统更为复杂，可能需要专门的设备和专业知识。
为此，需要用到击穿电压更高的元件，对于 MOSFET 而言尤其如此。事实证明，在需要更快 MOSFET 开关的更高电压应用(例如 OBC)中，改用高性能碳化硅 (SiC) 元件将大有裨益。开发 PCB 布局时，考虑电压等级也至关重要，因为可能需要相应地扩大元件间距和 PCB 走线之间的距离。同样，暴露于更高电压的其他器件(例如连接器、变压器、电容)也需要更高的额定值。
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