瑞萨丨车载充电器(OBC)和直流/直流转换器拓扑结构如何塑造下一代<span style='color:red'>电动汽车</span>电源电子设备
  随着消费者对于更快的充电速度、更长的续航里程以及性价比更高的电动汽车的需求不断增长,车载充电器(OBC)在电池寿命中的作用比以往任何时候都更加关键。  传统电动汽车采用两级OBC架构,因为它可以将电网侧的电能质量控制和电池侧的隔离和调节进行彻底分离。前级功率因数校正(PFC)整流器可调节交流输入并产生高压直流电,而后级隔离式直流/直流转换器则提供电气隔离并精确调节电压,从而实现安全的电池充电。然而,随着800V高压平台成为主流以及功率级别上升到11kW甚至更高,这种两级设计的局限性(包括尺寸庞大、效率低下和成本高昂)已日益凸显。  两级OBC:成熟却受限的设计  两级转换器概念示意图  两级OBC串联功率转换过程  两级OBC是行业主流方案,由两个依次串联的功率转换级组成:  前级PFC:将电网交流电转换为稳定的直流母线电压,同时实现单位功率因数(PF>0.99)和较低的THD(<5%),从而满足国际电网标准。交错图腾柱PFC(采用SiC/GaN器件)之类的拓扑结构在其中占主导地位,它们具有优秀的效率但却需要专用的升压电感器和直流链路电容器。  隔离式直流/直流:将直流母线电压转换为牵引电池所需的电压(~500V至900V,用于800V系统),同时提供电气隔离。主流拓扑结构包括LLC谐振转换器(用于提高效率)和双有源桥(DAB)(用于实现双向车联网(V2X)功能)。  虽然这种架构十分成熟,但却存在天然局限性:  元器件冗杂:两级意味着重复的功率器件、磁性元件和控制电路,徒增物料成本、尺寸和重量。  级联效率损耗:即使每级可达到97%的效率,但整体系统效率仍会降至94.1%,这是大功率电动汽车的一大关键缺陷。  可靠性瓶颈:庞大的直流链路电解电容器是限制两级设计寿命的元件,导致整体系统寿命缩短(通常为5至8年)。  功率密度限制:由于需要大型电感器、电容器和双热管理系统,系统功率密度受到限制,导致其难以满足现代电动汽车对紧凑尺寸的要求。  引入单级OBC直流/直流架构  通过将PFC和隔离式直流/直流转换技术整合进单个功率转换级中,单级OBC直流/直流转换器成功解决了这些问题。因此系统无需再使用中间直流母线及其相关元件。  单级OBC DC/DC转换器示意图  基于矩阵转换器的设计利用双向GaN开关,可大幅减少直流链路储能需求,从而实现超高功率密度,但需要先进的控制算法。  应用单级设计的关键前提条件是宽带隙(WBG)半导体(SiC/GaN)。这些器件支持更高的开关频率(对于GaN,可达900kHz),能够减少开关损耗,并构建紧凑的磁性元件,这对于降低单级拓扑结构较高的复杂度来说至关重要。  单级OBC直流/直流转换器的优势  单级OBC直流/直流转换器在效率、尺寸、成本和功能方面具有颠覆性的优势,能够满足下一代电动汽车的迫切需求。  出色的功率密度:  适用于电动汽车封装的紧凑设计  此方案的一大直接优势是显著减小尺寸和重量。通过省去直流链路电容器、升压电感器和冗余元件,与两级设计相比,单级设计可将OBC的整体体积缩小多达50%。  更高的系统效率  单级转换消除了中间直流母线损耗,可使整体系统效率的提升幅度达到2%。提升效率的关键因素包括:  单功率转换:消除了两级的级联损耗。  宽ZVS范围:WBG器件可实现零电压开关,并具有较宽的ZVS工作范围,充分减少开关损耗。  减少导通损耗:更少的半导体和更低的均方根电流可减少导通损耗。  更低的物料成本  虽然WBG半导体增加了前期成本,但无源元件(电感器、电容器)和功率器件数量的减少可在很大程度上抵消此劣势。  其他成本优势包括:  简化的热管理:单个热回路可降低冷却系统复杂性和成本。  更少的PCB层数和组装步骤:简化制造流程并缩短生产时间。  提升可靠性:延长系统寿命  直流链路电解电容器是两级OBC可靠性的主要瓶颈,通常仅可持续使用5到8年。单级设计不再使用这些大型电解电容器,而是采用长寿命的薄膜电容器;在矩阵转换器拓扑结构中,甚至可以完全省去直流链路电容器。  这有助于提高系统可靠性,减少维护成本和保修索赔次数,并提高其对高温工作环境的适应能力(可达125°C)。  当前挑战和未来前景  虽然单级OBC直流/直流转换器具有颠覆性的优势,但它们同样面临着挑战。主要的阻碍是控制更加复杂。包括:  EMI设计复杂性:更高的开关频率和单级转换需要更加复杂的EMI滤波技术才能满足汽车EMC标准。  控制算法调优:针对较宽的输入/输出电压范围需求校准单级控制器,需要耗费大量工程资源。  然而,随着技术的快速进步,这些挑战正逐步得到解决。智能算法可实时优化调制策略,从而简化调优并改善性能,而变压器和电感器的协同设计则可减小尺寸和降低EMI,以此进一步提升功率密度。此外,随着SiC/GaN生产规模不断扩大,基于WBG的单级设计的成本溢价在不断缩小。  单级OBC直流/直流转换器代表着电动汽车充电技术的下一个前沿。通过将PFC和隔离式直流/直流转换器整合到单级中,它解决了传统两级设计在尺寸、低效和成本方面的核心局限性,同时还可解锁双向V2X功能等新特性。
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发布时间:2026-10-21 09:44 阅读量:301 继续阅读>>
上海雷卯丨<span style='color:red'>电动汽车</span>OBC/DC-DC二合一高压部件的EFT抗扰度测试整改
  引言  电快速瞬变脉冲群(Electrical Fast Transients, EFT),通常依据IEC 61000-4-4或汽车行业的ISO 7637-2标准进行测试,模拟的是车辆电气网络中因继电器、接触器、电机等感性负载的开关操作而产生的成群的高频、高峰值电压脉冲。单脉冲上升时间约 ‌5 纳秒‌,持续时间约 ‌50 纳秒‌,以脉冲群形式出现,其能量虽不如浪涌(Surge)大,但其高频频谱(可达数百MHz甚至GHz)极易通过传导或近场耦合的方式,侵入到微处理器(MCU)、存储器(Memory)、通信总线(如CAN, LIN, Ethernet)等敏感数字电路中,导致程序跑飞、数据错误、通信中断、系统复位甚至元器件的永久性损坏。  在过去几年中,汽车行业经历了向“软件定义汽车”的剧烈转型。车载计算平台算力飙升,高压电气平台(400V/800V)普及,车载以太网、高分辨率摄像头、毫米波雷达等高速、高频、高敏感性部件被大量应用。这使得整车电磁环境日益复杂,EFT问题变得尤为突出。一个在实验室看似“微不足道”的0.5kV EFT脉冲,就可能导致智能座舱黑屏或辅助驾驶功能短暂失效,从而构成严重的安全隐患。  测试要求4级‌:电源端口4.0kV,信号端口2.0kV  一. 器件介绍  OBC(负责将交流电网电力转换为高压直流为动力电池充电)和高/低压DC-DC变换器(负责将动力电池高压转换为12V/48V低压为车载电器供电)是电动汽车中的核心功率电子单元。它们面临的EMC问题,特别EFT挑战尤为严峻:  多重骚扰源:不仅承受来自车辆内部12V/48V电气网络和高压网络的EFT骚扰,OBC在充电时还需承受来自外部交流电网的EFT冲击。  高能量耦合路径:作为大功率设备,其输入输出线缆长、阻抗低,为EFT脉冲提供了高效的传导路径。  敏感控制核心:内部集成了复杂的数字控制单元(MCU/DSP),用于实现PFC(功率因数校正)、DC/DC变换等高级算法。这些控制单元工作电压低,极易受到EFT干扰。  高压与低压交错:在紧凑的PCB布局中,高压功率部分与低压控制部分并存,寄生电容耦合成为EFT侵入控制电路的隐蔽通道。  二. EFT抗扰度测试案例分析  01  案例背景  ·产品:一款集成6.6kW OBC与2.5kW高压-12V DC-DC的二合一电源总成。  ·测试标准:CCAP/CQC认证,依据GB/T 40432-2021电动汽车用传导式车载充电机( IEC 61851-21-1:2017)及引用标准GB/T 17626.4:2018 (IEC 61000-4-4:2012),对AC充电输入端口(L/N相对于PE之间)施加电快速瞬变脉冲群。  ·测试等级与方式:等级III,±2kV,重复频率5kHz,通过耦合去耦网络(CDN)施加于AC输入电缆上。  ·判定标准:功能等级A,即测试期间及测试后,设备所有功能应保持正常,无任何性能下降。  02  失败现象  在施加±2kV、5kHz的EFT脉冲时,OBC出现充电中断。通过CAN总线监控,发现OBC内部主控制MCU发生意外复位,导致充电握手协议中断,BMS(电池管理系统)随即断开充电继电器。移除EFT干扰后,OBC可重新启动并建立充电,表明未发生硬件永久性损伤。  03  主要电路元件构成(整改前)  为简化分析,我们关注从AC输入到辅助电源及MCU供电的关键路径。  ·AC输入一级EMI滤波器:  ·X电容 (C22): 1.0μF / 275VAC (X2级)  ·共模电感(Lcm4): Nanocrystalline,电感量 3mH@10kHz,额定电流 32A。  ·Y电容 (C21, C20): 2.2nF / 250VAC (Y2级),分别接于L线和N线对PE(保护地)之间。  ·PFC级与DC/DC级: (拓扑略,非本次分析焦点)  ·12V电源: 从12V备用电池取电,再经由LDO(低压差线性稳压器)转换为5V和3.3V供给MCU及外围电路。  ·OBC Micro-controller Unit (OMCU)供电网络:  ·OMCU型号(假设): 某品牌TC3xx系列,3.3V供电。  ·LDO输出端滤波: 一颗10μF钽电容(C15) + 一颗100nF陶瓷电容(C16)。  ·OMCU VDD/VSS引脚旁: 每对电源引脚旁放置一颗100nF (0402封装) 去耦电容(C17)。  04  失败原因分析  EFT的高频共模电流是罪魁祸首。±2kV的脉冲通过CDN注入AC电缆,形成强大的共模电流。该电流的路径是:L/N线 -> 一级EMI滤波器 -> OBC内部电路 -> 通过各种寄生电容路径耦合到机壳地(PE)-> 沿PE线返回EFT发生器。  1.一级滤波器效能不足: 原有的共模电感在EFT主要频率范围(5MHz-150MHz)可能已发生自谐振,导致其高频阻抗下降,对共模电流的抑制能力不足。同时,仅有一级LC滤波,对能量较大、频谱较宽的EFT脉冲群抑制斜率不够陡峭。  2.共模电流的“潜行路径”:未被充分抑制的共模电流流经PFC和DC/DC功率板。功率器件(MOSFET/IGBT)的散热器通常与机壳连接,功率器件本身与散热器之间存在较大的寄生电容(数十至数百pF)。这为高频共模电流提供了一条“捷径”,绕过后续滤波,直接耦合到内部OMCU控制线路所在的空间。  3.OMCU供电网络抗扰度不足:OMCU的3.3V供电线路受到耦合过来的EFT影响,尽管有去耦电容,但对于纳秒级上升沿的强干扰,常规去耦网络的阻抗可能不够低,导致OMCU VDD引脚上的电压跌落或过冲超出其工作范围,从而触发内部的欠压/过压检测电路,导致复位。  三.整改方案  整改的核心思想是“分层设防、多级衰减、优化接地”。  措施1:强化AC输入端脉冲干扰钳位抑制  在原有的GDT+MOV基础上,增加一级TVS,形成三级脉冲瞬态干扰防护体系,用以弥补GDT、MOV动作时间过慢,不足以应对EFT ns级瞬态干扰的短板。  ●增加元件:TVS (D7):  ●型号/规格: 选择一款针车规级TVS,例如 Leiditech的SMCJ400CA。参数要求:Bipolar, Vrwm 400V, Vc 648V, 1500W, AEC-Q101,封装形式DO-214AB。  ●数量: 1颗。  措施2:强化AC输入端二级EMI滤波(核心措施)  在原有的一级滤波器基础上,增加一级滤波,构成两级π型滤波器。  增加元件:共模电感(Lcm5):  ●型号/规格: 选择一款针对高频优化的车规级共EMC电感,参数要求:电感量 约10mH@10kHz,额定电流不小于32A,关键在于其阻抗-频率曲线,必须在5MHz-200MHz范围内提供尽可能高的共模阻抗。封装通常为立式环形,带底座固定。  ●数量: 1颗。  增加元件:X电容 (C25):  ●型号/规格: 0.47μF / 275VAC (X2级)。封装为插件式。  ●数量: 1颗。  增加元件:Y电容 (C23, C24):  ●型号/规格: 4.7nF / 250VAC (Y2级)。封装为插件式高压陶瓷电容。  ●数量: 2颗。  拓扑连接关系:  AC_IN->C25->Lcm5->C22+C23/C24->Lcm4->C21/C20-D7-> PFC级  这种双π型结构,在EFT频段能提供-80dB/decade量级的衰减率,效果显著。Lcm4放置在最靠近内部电路的一侧,用于吸收“漏网”和内部反射的骚扰。  措施3:优化OMCU供电与外围接口防护(辅助但关键)  即便前端滤波强化,仍需对敏感核心进行局部防护。  增加元件:差模电感Ldm2:  ●型号/规格: 在为MCU供电的3.3V LDO的输出端,串联一颗高频滤波电感。选择在100MHz附近阻抗值高的型号,如 Leiditech的LNR252012-150M,(0.57ohm, 620mA, 15uH @ 1MHz),其特性适用于抑制进入MCU VCC的EFT高频成分。  ●数量: 1颗。  拓扑连接关系:  MCU供电:LDO_OUT -> 10μF电容(C15) -> 差模电感Ldm2 -> 100nF电容(C16) -> MCU_VDD。  措施4:加强CAN通信的瞬态干扰钳位保护:  增加元件:半导体放电管TSS (D5/D8/D9)  ●型号/规格: 在CAN收发器的CANH/CANL对地引脚处,用TSS进行防护,替换之前的ESD Array。由于OBC需与整车频繁通信,保护CAN总线至关重要。选用汽车级CAN总线专用TSS,如Leiditech的P0300SD (Vdrm 25V, Vs 40V, Vt 4V, Co 50pF, DO-214AA)。这些TSS具有较低电容特性,不影响CAN-FD高速通信,同时能以更低的钳位电压有效抑制EFT脉冲。封装为。  ●数量: 3颗(D5/D8/D9)。  拓扑连接关系  CAN接口:CAN_H/L(TSS (D5) x 1) -> **TSS x 2 (D8/D9) 对地** -> CAN收发器引脚。TSS尽可能靠近连接器放置。  措施5:优化接地与屏蔽  ●PCB布局:检查电源变压器下方的PCB区域,确保初级地(高压侧)与次级地(低压控制侧)有清晰的隔离带,并在此区域做开槽处理,以增大爬电距离和空间隔离度,减小寄生电容耦合。  ●屏蔽:确保OBC的金属外壳所有缝隙均使用导电泡棉或金属指片进行可靠搭接,形成一个完整的屏蔽体。AC输入连接器处的接地(PE)必须通过低阻抗路径(如粗短的编织带或直接螺栓固定)与机壳紧密连接。  整改结果  实施上述方案后,重新进行±2kV EFT测试。由于二级π型滤波器+TVS大幅削弱了进入系统的共模能量,同时OMCU电源和CAN接口也得到了局部强化防护,OMCU不再发生复位,OBC在整个测试过程中保持稳定充电。测试通过,满足功能等级A要求。  四.结语  随着汽车电子化、智能化程度的加深,EFT问题已成为整车及零部件EMC(电磁兼容性)设计中的核心痛点。展望未来,随着车辆向800V高压平台迁移、车载以太网(最高可达10Gbps)的普及以及中央计算架构的落地,EFT问题将呈现出新的特点:  ●更高能量的骚扰源:800V系统中的感性负载切换将产生能量更大、频谱更复杂的EFT。  ●更敏感的接收端:高速串行通信(SerDes)对时钟抖动和信号完整性极为敏感,微小的EFT噪声都可能导致误码率飙升。  ● 系统级联效应:在域控制器架构下,一个端口的EFT问题可能通过高速总线迅速扩散,导致整个域的功能瘫痪。  应对这些挑战,需要在芯片级(IClevel)提升抗扰度设计,在板级(Board level)进行精细化的滤波与拓扑布局,并在系统级(System level)通过仿真工具进行早期EMC性能预测。
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发布时间:2026-09-30 16:46 阅读量:344 继续阅读>>
村田丨<span style='color:red'>电动汽车</span>充电架构与安全保护解决方案分析
  随着电动汽车日益普及,充电设备和技术成为关注的焦点,特别是在充电安全方面,这对于确保电动汽车的安全运营至关重要。这包括选择合适的充电设备、采用合理的操作方法以及在充电过程中实施安全防护措施。  本文介绍通过村田(Murata)的一系列DC-DC转换器来实现电动汽车充电安全保护架构和系统。  指数增长的全球电动车充电应用市场  全球电动车充电应用市场正经历着指数级增长。为了支持各国政府的环境碳中和目标,全球电动汽车充电应用市场目前正经历指数级增长,预计250kW和350kW充电设备的数量将增加33%。电动汽车充电应用具有特定的技术要求,例如需要超低隔离电容,通常低于5pF,最好为3pF。此外,设计还必须考虑共模瞬态抗扰度(CMTI)要求。随着开关频率的不断提高,新一代碳化硅(SiC)现在需要更高水平的dV/dt抗扰能力。在局部放电方面,SiC必须能够支持1200V,某些应用甚至可能增加至1500V。  此外,随着电动汽车的广泛普及,快充技术得到了显著提升。例如,直流快速充电(DCFC)技术可以在短时间内为电池充满电,从而提升了用户的便利性和体验。  因此,高效电池技术的研究与应用至关重要。例如,锂离子电池和固态电池等新型电池技术的出现,大幅提升了能量密度以及充放电效率。  为了吸引更多消费者购买电动汽车并抓住充电站市场的机遇,各国政府和企业正在加大对充电基础设施的投资力度。这包括扩大充电站和充电桩的数量,以满足日益增长的电动汽车需求。此外,智能充电管理系统的应用也变得越来越普遍,使充电效率最大化并实现对充电设备的智能化管理。  随着可再生能源的开发和应用,电动汽车充电系统也开始整合可再生能源,如太阳能充电站和风能充电设施,从而进一步减少充电过程中的碳排放。此外,无线充电技术是未来发展的重要方向。通过传感器和电磁场,可以无需插拔即可为电动汽车充电,从而提升用户便利性和充电安全性。  确保快速且安全的电动车充电架构  全面的电动车充电架构确保快速且安全的充电。电动车充电的技术架构包括若干关键组件和技术,包括充电器、充电控制系统、充电接口、充电网络与智能系统以及充电设备的安全保护。这些组件相互配合,以确保电动车充电的高效、有效和安全。  充电器是一种将交流电转换为直流电以给电动车电池充电的设备。充电器类型包括家庭充电器、公共充电站、快速充电器和车载充电器。家庭充电器通常用于住宅或工作场所,功率较低,充电速度较慢。公共充电站位于公共场所或商业区域,供大众使用。快速充电器具有更高的输出功率,可以实现快速充电,从而提高效率和便利性。车载充电器安装在车辆内部,用于给电池或内部电子设备充电。  充电控制系统在充电过程中管理电流和电压,以确保电动车电池的安全充电和正常运行。它监测电池的温度、电压和电流,并根据需要调整充电速率,以防止过充或放电。  充电接口是电动汽车与充电设备之间的连接点,通常位于车辆车身或充电端口上。常见的充电接口包括Type 1、Type 2、CHAdeMO、CCS以及其他标准,这些标准可能因地区和车辆类型而有所不同。  充电网络由充电站、充电点和充电管理系统组成,形成了完整的充电基础设施。智能系统通过互联网连接、软件和传感器,实现智能管理、远程监控和用户服务,从而提升充电系统的效率和便捷性。  充电设备通常配备安全保护功能,例如过流保护、过压保护和过温保护,以确保充电过程中的安全性和可靠性。电动汽车充电系统通常设计有防水、防尘和防火功能,以满足在不同环境和场景下的多样化使用需求。  这些组件和技术(如下图的村田NXJ1SxxMC系列电源模块)共同构成了电动汽车充电的技术架构,为电动汽车充电提供了必要的基础设施和安全保障。  电动汽车充电安全与可靠至关重要  在充电过程中,需要考虑和解决多个与安全和保护架构相关的关键方面,包括充电设备的安全性、电池保护、防火防爆设计、正确的充电方法、充电环境以及操作流程,以确保充电过程的安全性和可靠性。  关于充电设备的安全性,必须使用合格且经过认证的充电设备,避免使用损坏或未经授权的设备,以确保充电过程的安全。对充电设备进行定期检查和维护也是至关重要的,例如检查充电站、充电电缆和接口的状态,以确保其正常运行和安全性能。  电池安全保护也至关重要。在充电过程中,必须确保电池的温度和电压保持在安全范围内,避免过热、过冷、过充或过放电。使用配备电池管理系统 (BMS) 的充电设备尤为重要,因为它可以在充电过程中监测和调节电流与电压,从而确保电池的安全性和使用寿命。  此外,充电设备应采用防火和防爆设计,例如防止短路、过载和过电压的保护措施,以降低火灾和爆炸的风险。使用防火和防爆材料及结构设计也可以提高充电设备的安全性和可靠性。  此外,根据电动车的型号和规格选择合适的充电方式和充电设备至关重要,以避免因不当充电方式引发的安全问题。应避免长期高速充电或过度放电,以确保电池的安全性和使用寿命。  在充电过程中,确保充电设备和电池处于安全环境中是十分重要的,需避免潮湿、高温环境或在存在爆炸风险的区域进行充电。操作充电设备时,应保持专注,并遵循操作指南,以防因操作错误或不当处理而引发的安全隐患。  EV充电器用栅极驱动DC-DC转换器  村田(Murata)推出了一系列专为栅极驱动电路设计的门极驱动DC-DC转换器,这些电路通常用于可再生能源、运动控制、移动技术以及医疗解决方案。  该系列产品具有3pF的超低隔离电容,为IGBT/SiC和MOS栅极驱动优化的双输出电压,最大承受直流链路电压为3KV。它们在部分放电方面具有高度可靠性,并能提供高达1.6kV下80kV/µS的dv/dt干扰抗扰性。  村田适用于电动汽车充电应用的主要产品包括MGJ1 SIP、MGJ2B、MGJ1/MGJ2、MGJ3/MGJ6、NXE和NXJ系列。  村田最新推出的MGJ1 SIP系列和MGJ2B系列DC-DC转换器,非常适合为桥式电路中IGBT/MOSFET、SiC和GaN的“高侧”和“低侧”门驱动电路供电。选择不对称的输出电压可以实现最佳驱动水平,从而实现最佳系统效率和EMI控制。  MGJ1 SIP和MGJ2B系列的特点是满足电机驱动和逆变器中桥式电路常见的高隔离度和dv/dt要求。它们的高工作温度等级和坚固结构提供了更长的使用寿命和可靠性。  MGJ1 SIP系列和MGJ2B系列均具有2.4kV的连续隔离耐压,以及6mm的爬电距离和电气间隙。这些优化的输出电压专为满足主流IGBT/SiC和MOSFET器件的需求而设计。MGJ1 SIP系列支持额定为300Vrms的强化绝缘,功率为1W,而MGJ2B系列则支持额定为300Vrms的强化绝缘,功率为2W。  MGJ1 SIP系列和MGJ2B系列均为IGBT/MOSFET、SiC和GaN栅极驱动器提供优化的双极性输出电压。这些产品的加强绝缘符合UL62368-1标准认证,但尚未符合如ANSI/AAMI ES60601-1、1 MOPP/2 MOOP等标准的要求。  MGJ1 SIP系列经过5.2kVDC隔离电压的耐压测试,而MGJ2B系列则经过5.4kVDC隔离电压的测试。这两个系列均具有超低的隔离电容,并支持5V、12V、15V和24V的输入电压。  MGJ1 SIP 系列提供输出选项,例如 +6V/-3V、+15V/-3V、+15V/-5V、+15V/-9V、+18V/-2.5V 和 +20V/-5V。MGJ2B 系列则提供的输出选项包括 +15V/-3V、+15V/-5V、+15V/-8.7V、+15V/-15V、+17V/-9V、+18V/-2.5V、+18V/-5V3、+20V/-3.5V 和 +20V/-5V。这两个系列可在最高 105°C 的温度下运行,具有超过 200kV/µS 的共模瞬变抗扰度 (CMTI)。它们还支持持续 2.4kVDC 的隔离耐压,并具有部分放电性能特性,采用 SIP 封装形式。  总 结  电动汽车充电的安全性是确保电动汽车正常运行和用户安全的关键方面。这需要全面考虑充电设备的安全性、电池管理、防火防爆设计以及正确的充电操作。有效地解决这些方面的问题可以提高充电过程的安全性和可靠性。本文所描述的电动汽车充电安全保护架构和系统可以通过村田(Murata)的一系列DC-DC转换器来实现。
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发布时间:2026-05-14 10:06 阅读量:1207 继续阅读>>
TDK推出两款新型直流母线电容器系列,专为<span style='color:red'>电动汽车</span>车载充电器优化设计
  TDK株式会社(东京证券交易所代码:6762)推出全新B43655和B43656系列铝电解电容器,专为电动汽车车载充电机(On-board Charger, OBC)的直流母线设计。两系列均针对强制冷却工况进行优化,可满足新一代车载充电平台日益增长的高电压、大电流需求。凭借紧凑设计与卓越的纹波电流承受能力,该系列电容器广泛应用于需在狭小空间内实现最高效率与可靠性的场景。  B43655系列产品具备475 V和500 V的高电压等级,电容值覆盖110 µF至880 µF范围,满足现代电动出行应用中800 V电池架构的需求。这些元件专为电容器底部散热和高纹波电流密度设计,在+105°C环境下可提供超过3,000小时的使用寿命。其最大纹波电流为3.29 A(+105°C),ESR值低至100 mΩ,可最大限度降低功率损耗。B43656系列额定电压为450V,在+105°C环境下可实现高达4.42A的电流处理能力,满足高功率车载充电器拓扑结构的严苛要求。  这两款系列均符合AEC-Q200 Rev. E标准,采用符合RoHS指令的材料制造。电容器采用紧凑型焊针式设计,直径范围为22至35毫米,长度范围为25至60毫米,具体规格取决于电容值和电压等级。凭借增强的电气性能和可靠性,B43655与B43656电容器为设计工程师提供了面向电动汽车车载充电器的强健、面向未来的解决方案。  全新B43655和B43656系列产品也将集成至TDK基于网页的AlCap使用寿命计算工具中。  主要应用  电动汽车车载充电机  主要特点和效益  极高CV值产品,超紧凑设计  高可靠性  超高纹波电流能力  优化设计实现底部冷却与高纹波电流密度  仅限外壳壁带压力释放装置的结构,可提供严格长度公差(±0.5毫米)  符合RoHS指令  基于AEC-Q200修订版E标准的认证  关键数据
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发布时间:2026-02-27 15:33 阅读量:1403 继续阅读>>
Littelfuse推出适用于<span style='color:red'>电动汽车</span>电池、电机和安全系统的汽车级电流传感器
  Littelfuse宣布推出六款新型汽车电流传感器,旨在提高电动和混合动力汽车的性能、效率和功能安全性。  全新Littelfuse汽车级传感器为电池管理、电机控制和爆炸保险丝安全系统提供精确、隔离的电流测量。这些传感器采用开环霍尔效应技术,并自带铜排便于安装。输出配置包括模拟电压和数字(CAN/LIN)通信,使系统设计人员能够灵活地与现有电动汽车架构集成。  随着电动汽车和混合动力系统的发展,工程师在高精度、快速响应以及符合功能安全标准方面的需求也越来越大。这一新型电流传感器系列通过提供可扩展的、支持ASIL的解决方案,帮助OEM和一级供应商应对这些挑战。这些解决方案可以简化设计,同时提高效率、安全性和整体系统可靠性。  高精度、可扩展的设计  在整个汽车级产品系列中,标称电流范围可达±1500A,具备业界领先的总误差性能和极小的热漂移。支持CAN 2.0B通信的型号包括AUTOSAR E2E Profile 1A诊断和支持ASIL-C的电流测量功能,可集成到电池控制或断路装置等安全关键型系统当中。  产品系列与关键差异化优势  · 电池管理传感器 - CH1B02xB、CH1B032B、CH1B040B  BMS、直流母线和高压接线盒的高精度模拟或基于CAN高达±1500 A的电流测量;  · 电机控制传感器 - CH1B02xM、CH1P01xM  紧凑、低噪声、高达±1500A(CH1P01xM为±900A)量程的电源电压比例输出传感器,支持高频逆变器应用场景;  · 爆炸保险丝触发模块 - CH1B050P  智能、快速响应的设计可在几微秒内直接触发爆炸保险丝,速度比传统架构快三倍以上。  应用  · 电池管理系统 (BMS);  · 电机逆变器;  · 高压接线盒;  · 电源继电器组件;· 起动发电机;· DC/DC和AC/DC转换器;· 爆炸保险丝和电池断路模块。  互补系统集成  Littelfuse电流传感器补充了我们的高压电路保护与电源控制元件产品组合。该组合包括保险丝、接触器、晶闸管和瞬态抑制二极管,可为电动汽车和混合动力汽车设计创建完整的系统级解决方案。  常见问答(FAQ):Littelfuse汽车电流传感器  1. 这些电流传感器为何适用于电动汽车和混合动力汽车?  Littelfuse汽车电流传感器专为电动汽车和混合动力汽车平台中的高压环境和恶劣工作条件而设计。其开环霍尔效应设计可提供精确、隔离的电流测量,以确保电池、电机和安全系统的可靠运行。  2. 这些传感器如何提高汽车设计中的功能安全性?  部分CH1系列型号符合ASIL-C安全要求,并通过AUTOSAR E2E Profile 1A进行数字诊断。这样可以确保持续监控电流测量数据和系统运行状况,从而实现快速故障检测和安全状态运行。  3. 模拟输出版本和数字输出版本之间的主要区别是什么?  模拟输出型号提供简单、快速的比率电压信号,是逆变器和电机控制电路的理想选择。数字版本使用CAN或LIN通信,并内置诊断功能,确保可靠的数据传输以及与车辆控制网络的集成。  4. 传感器如何与现有的电动汽车架构集成?  传感器采用母线或PCB安装,使用标准汽车连接器和通信协议。其紧凑的占地面积和可配置的电流范围简化了对新型和传统BMS、逆变器或接线盒平台的直接替换或补充。  5. CH1B050P爆炸保险丝触发器如何提高车辆安全性?  CH1B050P可检测过流条件,并在几毫秒内直接激活爆炸保险丝,速度比传统的过流信号路径快三倍以上。这种快速响应有助于防止热失控,并保护乘客和高压电池组的安全。
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发布时间:2026-01-06 14:18 阅读量:3589 继续阅读>>
意法半导体车规栅极驱动器提升<span style='color:red'>电动汽车</span>电驱系统的可扩展性和性能
  意法半导体的SiC MOSFET和IGBT电隔离车规栅极驱动器STGAP4S可以灵活地控制不同额定功率的逆变器,集成可设置的安全保护和丰富的诊断功能,确保电驱系统通过ISO 26262 ASIL D认证。STGAP4S驱动器集成模数转换器(ADC)和反激式电源控制器,功能丰富,取得了功能安全标准认证,适用于设计可扩展的电动汽车电驱系统。  STGAP4S的设计灵活性归功于输出电路,该电路允许将高压功率级连接到外部MOSFET的推挽式缓冲电路,以调整栅极电流。这种架构让工程师能够利用STGAP4S及其丰富的功能来控制不同额定功率的逆变器,包括多个功率开关管并联的高功率设计。该驱动器仅用非常小的MOSFET,就可以产生高达几十安的栅极驱动电流,并能够处理高达1200V的电压。  在驱动器的重要功能中,先进的诊断功能有助于对安全要求严苛的应用达到系统安全完整性标准ISO 26262 D级(ASIL-D)认证。自检功能可以验证连接的完整性、栅极驱动电压和去饱和以及过流检测等内部电路是否正常工作。主控制器通过芯片的SPI端口读取诊断状态寄存器内的数据。此外,两个硬件诊断引脚也可以提供故障状态信号。  STGAP4S具有主动米勒箝位、欠压和过压锁定(UVLO、OVLO)以及去饱和、过电流和过热检测等保护功能,实现稳健可靠的设计,满足严格的可靠性要求。该产品具有很高的设计灵活性,准许设计人员通过SPI端口配置一些参数,包括保护阈值、死区时间、去毛刺滤波。  STAGP4S还集成了一个带全面保护功能的反激电源控制器,为高压侧电路供电以生成正负栅极驱动电压,提高SiC MOSFET的开关速度和能效。高压侧和低压侧电路之间有6.4kV的电隔离能力。
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发布时间:2025-05-29 15:00 阅读量:1446 继续阅读>>
薄膜电容在<span style='color:red'>电动汽车</span> OBC 中的应用:永铭电容选型方案
  在探讨电动汽车电气化系统的创新与提升时,人们通常将焦点放在核心的主控制单元和功率元件上,而对那些辅助元件,例如电容,却鲜少关注。然而,这些辅助元件实际上对整体设计的性能有着决定性的影响。本文将通过分析永铭薄膜电容在车载充电器中的应用,深入讨论在电动汽车中电容器的选择和应用。  在电容器的众多成员中,铝电解电容以其悠久的历史在电力电子领域占据了一席之地。但随着技术需求的演进,电解电容的局限性也日益明显。因此,一种性能更优越的替代品——薄膜电容应运而生。  相较于电解电容,薄膜电容在耐压性、等效串联电阻(ESR)低、无极性、稳定性强、寿命长等方面具有显著优势。这些特点使得薄膜电容在简化应用系统设计、增强抗纹波能力以及在严苛环境下提供更可靠的性能方面表现突出。  将薄膜电容器的性能与电动汽车的应用环境进行比较,我们不难看出它们之间存在着极高的匹配度。因此,薄膜电容器无疑是电动汽车电气化过程中的首选组件。然而,要使电容器适用于汽车,它必须通过更为严格的车用标准(例如AEC-Q200)的检验,并且要能在极端条件下正常工作。基于这些要求,我们在选择和应用电容器时,应当遵循这样的原则。  01、OBC中的薄膜电容  一个 OBC 系统通常包括两个主要的部分:将交流市电变成直流电的整流器电路,以及生成充电所需直流电压的 DC-DC 功率变化器。在这个过程中,可供薄膜电容施展身手的应用场景包括:  ● EMI 滤波  ● DC-LINK  ● 输出滤波  ● 谐振腔  02、薄膜电容在OBC中的应用场景  对于输出滤波和DC-link,永铭都有相应的薄膜电容产品可供使用。而且特别值得一提的是,所有这些永铭的产品,都通过了 AEC-Q200 车规认证,并且在很多类别中都特别提供了可供高温高湿(THB)环境使用的型号,给开发者选型提供了更多的自由度。  DC-LINK 直流支撑  在 OBC 中的整流电路和 DC-DC 转化器电路之间,需要一颗 DC-LINK 电容来做电流支撑滤波,其主要作用是吸收 DC-LINK 直流母线端的高脉冲电流,防止在 DC-LINK 的阻抗上产生高脉冲电压,防止负载端受到过电压的影响。薄膜电容耐高压、大容量、无极性等特性非常适合 DC-LINK 滤波应用。  永铭的MDP(H)是 DC-LINK 电容的理想之选,它具有最高500μF的电容值,低 ESR 和优异的抗纹波能力,超过 100,000 小时的使用寿命,以及最高 125℃ 的工作温度,同时高温特性突出,有限时间内可在 150°C 下工作。  输出滤波  为了提升 OBC 直流输出的瞬态响应特性,需要一颗大容量、低 ESR 的输出滤波电容。为此,永铭提供了MDP低压 DC-LINK 薄膜电容,该系列产品最高容值达 500μF,额定电压可选范围宽(500Vdc-1500Vdc)。  03、总结  从上述分析可见,在新能源产业中,薄膜电容器因其独特的性能优势,逐渐受到工程师群体的青睐,并被广泛应用于相关方案中。特别是在汽车设计领域,薄膜电容器的应用趋势日益显著。
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发布时间:2024-12-24 13:17 阅读量:1828 继续阅读>>
罗姆第4代SiC MOSFET裸芯片批量应用于吉利集团<span style='color:red'>电动汽车</span>品牌“极氪”3种主力车型
  日前,搭载了罗姆(总部位于日本京都市)第4代SiC MOSFET裸芯片的功率模块成功应用于浙江吉利控股集团(以下简称“吉利”)的电动汽车(以下称“EV”)品牌“极氪”的“X”、 “009”、 “001”3种车型的主机逆变器上。自2023财年起,这款功率模块经由罗姆和正海集团的合资公司—上海海姆希科半导体有限公司批量供货给吉利旗下Tier1厂商——宁波威睿电动汽车技术有限公司。  吉利和罗姆自2018年以来持续开展技术交流,并于2021年缔结了以SiC功率器件为核心的战略伙伴关系,合作至今。这次,作为合作成果,上述3种车型的主机逆变器搭载了罗姆的SiC MOSFET。无论哪种车型,以SiC MOSFET为核心的罗姆电源解决方案都将有助于延长车辆续航距离以及提高性能。  罗姆正在推进SiC器件的开发,计划于2025年推出第5代SiC MOSFET,同时也提前了第6代及第7代产品的市场投入计划。并且,通过构筑SiC供应体制,实现以裸芯片、分立器件和模块等各种形态供货,从而促进SiC的普及,为实现可持续发展社会做出贡献。  关于采用了罗姆“EcoSiC™”的极氪车型     极氪的“X”车型虽然是小型SUV,但最大输出功率300kW以上,续航距离400km以上,性价比高,在中国以外的地区也受到关注。另外,小型货车类型的“009”除了智能驾驶舱之外,还搭载了140kWh的大容量电池,最大续航距离达822km。并且,作为旗舰车型的运动旅行车类型的“001”,由于双电动机最大输出达400kW以上,续航距离超580km,拥有4轮独立控制机构等,作为高性能EV被广泛关注。  关于极氪      极氪是浙江吉利控股集团有限公司旗下高端智能电动品牌,2021年3月,浙江极氪智能科技有限公司成立。极氪是一家以智能化、数字化、数据驱动的智能出行科技公司,秉承用户型企业理念,聚焦智能电动出行前瞻技术的研发,构建科技生态圈与用户生态圈,以“共创极致体验的出行生活”为使命,从产品创新、用户体验创新到商业模式创新,致力于为用户带来极致的出行体验。极氪的诞生区别于传统造车与新势力模式,实现智能纯电的快速进化,开拓纯电发展第三赛道的“极氪模式”。极氪致力于建立新型用户关系,实现与用户共创,根据用户需求与创造力得以持续进化,实现企业与用户平等融合。  更多信息请访问网站:https://www.zeekrlife.com/  关于罗姆  罗姆是成立于1958年的半导体电子元器件制造商。通过铺设到全球的开发与销售网络,为汽车和工业设备市场以及消费电子、通信器等的众多市场提供高品质和高可靠性的IC、分立半导体和电子元器件产品。在罗姆自身擅长的功率电子领域和模拟领域,罗姆的优势是提供包括SiC功率元器件及充分地发挥其性能的驱动IC、以及晶体管、二极管、电阻器等外围元器件在内的系统整体的优化解决方案。欲了解更多信息,请访问罗姆官网(https://www.rohm.com.cn/)  市场背景与第4代SiC MOSFET     近年来,为了实现“碳中和”和其他减轻环境负荷的目标,就需要进一步普及下一代电动汽车(xEV),这就推动了更高效、更小型、更轻量的电动系统的开发。尤其是在电动汽车(EV)领域,为了延长续航里程并减小车载电池的尺寸,提高发挥驱动核心作用的主驱逆变器的效率已成为一个重要课题,业内对SiC功率元器件寄予厚望。  罗姆于2010年在全球开始SiC MOSFET的量产以来,作为SiC元器件领域的领军企业,一直在推动先进产品的技术开发。目前,罗姆将这些SiC元器件命名为“EcoSiC™”品牌,并正在不断扩展其产品群。目前不仅可提供裸芯片,还可提供分立封装和模块等多种形态产品。欲了解更多信息,请访问罗姆官网上的SiC介绍页面(https://www.rohm.com.cn/products/sic-power-devices)。  关于罗姆的EcoSiC™      EcoSiC™是采用了因性能优于硅(Si)而在功率元器件领域备受关注的碳化硅(SiC)的元器件品牌。从晶圆生产到制造工艺、封装和品质管理方法,罗姆一直在自主开发SiC产品升级所必需的技术。另外,罗姆在制造过程中采用的是一贯制生产体系,目前已经确立了SiC领域先进企业的地位。  ・EcoSiC™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。  支持信息     罗姆拥有在公司内部进行电机测试的设备,可在应用层面提供强力支持。此外,为了加快第4代SiC MOSFET的评估和应用普及,罗姆官网上还提供各种支持资源。通过下面的链接,可以查看SPICE模型等各种设计模型、主要应用的仿真电路(ROHM Solution Simulator)和评估板(Evaluation Board)等信息。  https://www.rohm.com.cn/products/sic-power-devices/sic-mosfet#supportInfo
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发布时间:2024-08-30 11:34 阅读量:2006 继续阅读>>
恩智浦:UWB技术赋能,<span style='color:red'>电动汽车</span>充电的四种新玩法
  在电动汽车 (EV) 充电领域,超宽带 (UWB) 有望为汽车制造商带来巨大的好处,而这仅仅只是开始。本文将详细介绍集成通用的UWB技术如何提供当下和未来的创新功能。  UWB已被证明是汽车行业的颠覆性技术,其中智能汽车门禁是最受欢迎的用例之一。但UWB不仅仅用于通过手机上的数字钥匙开启汽车。安全性、精确实时定位与短程雷达三者的结合取得了新进展,汽车制造商可将基于UWB的单个系统转变为多用途平台,使用相同的硬件实现多种用例。  UWB的新进展带来了更多功能  得益于超宽带技术的进步,汽车制造商可以利用智能汽车门禁系统提供儿童遗留检测(CPD)、安全带提醒和后备箱踢动感应开启等功能。这简化了开发过程,并允许通过软件更新添加功能,从而降低了总体拥有成本,加快产品上市进程。  很快,UWB将可用于电动汽车充电。如果已经将UWB用于其他功能,则可以使用相同的基础设施将汽车停放在充电板上进行充电,而无需增加硬件成本。  利用UWB进行电动汽车充电的四种方法  01. 电动汽车手动充电  在电动汽车手动充电中,通过UWB技术确定充电基础设施与汽车的相对位置,并引导驾驶员使用手动充电器。然后,驾驶员将充电器连接到汽车上。在这种情况下,充电器可以在验证了驾驶员身份后提供个性化信息。UWB还可以用于自动解锁、打开、关闭和锁定充电盖。  电动汽车手动充电  02. 电动汽车车底自动传导充电  通过安装在汽车和充电器上的UWB收发器,可以估计充电器相对于汽车的精确位置。然后,汽车可以精确地停放在机器人充电器的操作区域内。汽车停放在正确的位置,就可以开始自动充电。  电动汽车车底自动传导充电  03. 电动汽车侧面自动传导充电  这种充电方式与车底自动充电相似。主要区别在于,手动充电的连接器经常被重复使用,并与机械臂结合使用。机械臂使用UWB技术精确定位在汽车侧面连接充电器的位置并进行充电。  电动汽车侧面自动传导充电  04. 电动汽车无线充电  在电动汽车无线充电中,UWB将汽车底部的磁性线圈与充电板中的充电线圈对齐。然后,它利用谐振电磁感应来传输电能。这个过程被称为感应充电。由于充电线圈之间存在空气间隙,汽车和充电板对齐更为关键。使用UWB技术有助于确保两者对齐。  电动汽车无线充电  由于UWB也可用于雷达模式 (如儿童遗留检测和踢动感应的用例),该技术可用于活体检测。在这一应用中,当危险物体靠近时,系统将关闭。这是无线充电系统不可缺少的功能。  电动汽车充电的理想技术  UWB技术能够实现电动汽车充电所需的精确、安全的实时定位。虽然还有其他方法可以实现电动汽车充电的定位,但UWB提供了非常高的安全性、性能、定位精度和成本效益。此外,UWB在汽车行业已经是一项成熟的技术 (智能汽车门禁),并且有现成的标准。  扩展现有的UWB平台  恩智浦通过其Trimension产品组合提供UWB技术,Trimension是一套丰富的UWB解决方案,可在汽车、移动设备和物联网设备上实现安全精确测距。Trimension产品的精确测距和定位功能为多种应用场景带来精确的定位和便利性,包括安全门禁、室内定位、设备间通信和物品跟踪。  Trimension NCJ29D6是首款面向汽车市场的UWB单芯片,结合了安全定位和短程雷达功能并采用集成式MCU,允许汽车制造商使用一个UWB系统满足多种用例需求。主流汽车制造商将会部署该系列单芯片器件,预计将在2025年车型中投入使用。  从UWB投资中获得更多收益  智能汽车门禁无疑是UWB技术最受欢迎的应用场景之一,但该技术还有更多的潜力。  汽车制造商应将超宽带视为一种可以实现当前和未来多种功能的核心技术。除了智能汽车门禁、儿童遗留检测和踢动感应之外,电动汽车充电也是一项重要的功能。
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发布时间:2024-08-09 09:50 阅读量:1704 继续阅读>>
安森美将为大众汽车集团的下一代<span style='color:red'>电动汽车</span>提供电源技术
  安森美(onsemi)与大众汽车集团签署了一项多年期协议,为集团旗下多个品牌的车系提供解决方案。  安森美将提供全套碳化硅(SiC)技术,作为可扩展至所有电源平台的集成模块解决方案的一部分 。  大众集团将受益于安森美在欧洲扩大生产的计划,该计划将打造一个端到端的主驱逆变器生产基地。  近日,安森美宣布与大众汽车集团签署了一项多年协议,成为其可扩展系统平台(SSP)下一代主驱逆变器的主要供应商,提供完整的电源箱解决方案。该解决方案在集成模块中采用了基于碳化硅的技术,可扩展至所有功率级别,从大功率到小功率主驱逆变器,兼容所有车辆类别。  "通过提供涵盖整个功率子组件的完整电源系统解决方案,我们为大众汽车集团提供了一个单一、简化的模块化可扩展平台,最大程度地提高了其各车系的效率和性能。"安森美总裁兼首席执行官Hassane El-Khoury表示,“这种新方法可以在不影响性能的前提下,为不同车辆定制功率需求和增加特性,同时降低成本。”  EliteSiC裸片  基于EliteSiC M3e MOSFET,安森美独特的电源箱解决方案能够在更小的封装内处理更大功率,并能显著降低能耗。三个集成的半桥模块安装在冷却通道上,通过确保热量从半导体器件到冷却液外壳的高效管理,进一步提高了系统效率。这将带来更好的性能、更佳的散热控制和更高的效率,使电动汽车在一次充电后可以行驶更远的距离。通过使用这一集成解决方案,大众汽车集团将能够轻松过渡到未来基于EliteSiC的平台,并保持处于电动汽车创新的前沿。  “我们非常高兴安森美能成为SSP平台首批主驱逆变器电源箱的战略供应商。从原材料生长到电源箱组装,安森美的深度垂直化供应链让我们信服。”大众汽车品牌“采购”董事会成员兼集团采购扩展执行委员会成员Dirk Große-Loheide先生表示。  M3e晶圆  大众汽车集团动力总成采购高级副总裁Till von Bothmer补充指出:“除了垂直整合之外,安森美还依托其亚洲、欧洲和美国等地区布局碳化硅(SiC)晶圆厂,进一步提出了弹性供应概念。此外,安森美将不断提供最新一代的碳化硅技术,以确保我们在市场上的竞争力。”  大众汽车集团也将受益于安森美在捷克共和国扩大碳化硅生产的投资计划。这项投资将在欧洲建立一个主驱逆变器电源系统的端到端生产基地。安森美工厂的邻近优势将加强大众汽车集团的供应链,同时改善物流,更快地整合进生产流程。
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发布时间:2024-07-24 13:16 阅读量:1831 继续阅读>>

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