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安全性、有效性、可靠性,你的电动车充电系统具备吗?

2019-04-15来源: 互联网关键字:电动车充电  EV充电

EV充电站有许多不同类型,并为车辆提供不同的充电速度(或水平)。 大多数充电器可分为以下两种类型:

 

1.交流充电器,通过公用电力向车辆的车载充电器提供交流(AC)电源

 

2.直流充电器,绕过车载充电器,为车载电池系统提供直流(DC)电源。

 

一些充电器可以提供在同一单元内执行交流或直流充电的方法。交流和直流充电器还基于它们提供的不同功率水平以及充电站和车辆之间发生的通信类型进一步分类为子类型。虽然电动汽车充电站在结构上可能有所不同,但它们必须满足三个基本目标,才能成为保持电动汽车在道路上行驶的可行解决方案。它们必须是为了安全、高效和可靠而设计的。

 

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本指南概述了市场上不同类型的电动汽车充电站,展示了常见的结构以及如何将安全性,效率和可靠性整合到最佳设计中。

 

交流充电站

 

交流充电站的作用是安全地从公用电源(电网)向车辆内部的车载充电器提供电力。 车载充电器可将交流电源转换为直流电源,为车辆电池充电。 由于车辆中的空间和重量限制,车载充电器和交流充电站通常限于较低的功率量(22kW或更低),这意味着缓慢的充电时间(几个小时)。

 

额定用于交流保护的熔断器用于限制在系统发生故障或故障时可能流过的短路或过载电流量。如果由于绝缘层的磨损或电导体的腐蚀或氧化导致布线和印刷电路板带有超过预期的电流,熔断器也可以保护设备本身免受火灾危险。为了方便和易于维护,一些熔断器和熔断器座具有指示功能,以告知您熔断器是否打开已经以及哪一个已经打开。

 

接地故障是用户或设备损坏的另一种电击风险。 接触潮湿,接线错误和接线绝缘性能下降只是导致接地故障的部分原因。如果用户可以触摸的部分电动充电系统的泄漏电流没有限制安全水平,则存在电击风险。此外,流到地/地面的过量泄漏电流可能会导致电弧产生足够的能量来破坏设备并可能损坏设备附近的任何物体。 接地故障继电器是用于检测这些类型故障的器件,表明需要采取适当的行动,这往往涉及断开电源。

 

除安全性外,电动汽车充电站在室外环境中的设备性能和可靠性是其长期生存的关键。交流电网上的电气瞬变,如雷击引起的浪涌,或由于电网上其它负载引起的电压波动,对电动汽车充电站的敏感电子器件来说往往是个问题。过电压保护器件,如金属氧化物压敏电阻(MOVS)和瞬态电压抑制器(TVS)二极管,在吸收电网瞬态能量和保护下游敏感系统方面起着重要作用。静电放电(ESD)事件对于交流充电站的一些“智能”功能也是有问题的,例如带有触摸屏的用户显示器、通信端口以及用于无线支付和通信系统的天线。TVS二极管和聚合物ESD抑制器通常是降低ESD事件相关风险的首选解决方案。

 

直流充电站

 

直流充电站的作用是将电源从电网(交流电源)转换成直流电源,可以直接输入到车辆的电池系统中,以便对电池进行充电。由于交流电源向直流电源的转换是在充电站进行的,因此与交流充电站相比,这些装置可以向车辆提供更高水平的功率(50kW至350kW以及更高)。 这意味着更快的充电时间(30分钟或更短)。

 

由于直流充电站连接到交流电网,额定用于交流保护的熔断器也有助于连接到电网。 这些交流熔断器往往较大,因为大多数直流充电器安装在三相市电电源上(与交流充电器的单相供电连接相反)。 此外,接地/接地故障保护是整合到直流充电站设计中的重要特征,不仅适用于交流电网侧,还适用于直流输出侧。 大多数直流充电器设计为与交流电网电气隔离,因此直流侧必须保持与其它一切隔离,包括接地。 用于直流电压系统的接地故障继电器有助于检测是否发生了电气故障,其中隔离的直流侧具有到地/地面的泄漏路径。这些系统通常用于最大限度地降低对用户造成电击危险的风险。

 

在直流充电站的设计中,除了安全性外,功率转换效率也是一个很大的挑战。设计的有效性通常是由充电器能提供给车辆的功率与它从交流电网获得的功率大小来衡量的。

 

直流充电站往往采用几个阶段的交流/直流和直流/直流转换,以获得最佳的性能水平,同时最小化整个系统的尺寸和成本。功率转换过程中的效率从功率半导体开始。功率半导体用于开关电源并改变功率流的方向,以产生可转换为不同电压或电流水平的交流电级。

 

功率半导体中的这种切换动作导致加热,该加热最终消耗到周围环境并且会减少可用于输送到车辆的功率。二极管,绝缘栅双极晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的新增强功能使这些器件变得更加高效。此外,碳化硅等宽带隙技术的商业化已经帮助新一代半导体将其开关损耗降至目前市场中的最低水平。随着这些功率半导体器件的不断发展,用于开关这些器件的驱动电路类型也在不断发展。较新的IGBT和MOSFET栅极驱动器正在突破界限,在低压驱动电路和高压功率半导体之间提供更快的开关和更高的隔离度。

 

Littelfuse的应用专业知识有助于为电动汽车充电站设计一些最有效的下一代电源转换器。

 

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关键字:电动车充电  EV充电

编辑:muyan 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2019/ic-news041525622.html
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