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    交流充電樁內部供電的一站式解決方案

    發布時間:2017-10-13 11:11    點擊數:1352
    交流充電樁內部供電的一站式解決方案

     摘要 
        交流充電樁,顧名思義即為給電動汽車提供交流電,可選擇定電量、定時間、定金額、自動(充滿為止)等多種模式,其工作電壓220VAC或者380VC。普通純電動轎車用交流充電樁充滿電能需要4-5個小時。交流充電樁價格低廉,主要安裝在停車場,對電池的充電主要是依靠車載充電機完成。隨著行業發展不斷深入,競爭日漸白熱化,各大供應商開始尋求高性價比的充電樁系統解決方案。在這種背景下,本文為交流充電樁提供了一種優質、高性價比的電源轉換器解決方案,一個電源模塊便可滿足交流樁內所有的供電需求。

    . 行業概況
         隨著技術進步、政策扶持以及企業投入增加,我國新能源汽車行業近年迎來了跨越式發展,產量逐年上漲,到2016年新能源汽車產量達51.7萬輛,同比增長36.8%,預計2020年累計產銷量超過500萬輛。

         為了滿足電動車的充電需求,國家十三五規劃《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020)》指出,到2020年將建成480萬個分散式充電樁,集中式換電站超過1.2萬座。從2016~2020年,平均每年需新增97萬個。其中交流充電樁的數量遠遠大于直流樁,市場需求旺盛。
     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    圖1 單槍、雙槍和四槍交流充電樁

    2. 系組成及主要功能
          交流充電樁的系統組成主要依據《NBT 33002-2013 電動汽車交流充電樁技術條件》,基本構成如圖2所示。交流充電樁主要是為車載充電機供電,再由車載充電機給動力電池充電。交流充電樁提供人機交互界面供用戶選擇充電模式,如鍵盤、顯示屏、指示燈等。

    圖2  充電樁基本構成框圖

          交流充電樁的控制系統,通過AC/DC轉換器獲得DC供電,即電源轉換器是充電樁的一個零件。根據交流充電樁的工作要求,可以得到電源轉換器的工作要求:

    • 環境溫度:-20 ℃~+50 ℃(室外型),-5 ℃~+50 ℃(室內型)。
    • 相對濕度:5 %~95 %。
    • 海拔高度:≤2000 m。
    • 防潮濕、防霉變、防鹽霧
    • 靜電放電抗擾度 GB/T 17626.2—2006 等級3
    • 射頻電磁場輻射抗擾度 GB/T 17626.3—2006 等級3
    • 電快速瞬變脈沖群抗擾度GB/T 17626.4—2008 等級3
    • 浪涌(沖擊)抗擾度 GB/T 17626.5—2008 等級3
    • 傳導騷擾 CISPR 32 CLASS A
    • 輻射騷擾 CISPR 32 CLASS A

          在控制系統的供電電壓及功率方面,業內方案多樣。經過對典型系統結構的總結及供電需求的提煉,金升陽提出交流充電樁內部供電的一站式電源解決方案,如下文所示。
    3. 交流充電樁的電源解決方案
         交流充電樁內的設備主要使用到5V、±12V三種供電,根據零件的選型不同,5V和﹢12V供電的功率也有差異。如LCD屏幕的供電有5V和12V兩種,LCD選型不同,每路電源的功率分布也隨之變化。尤其是使用到GPRS無線通訊的充電樁,GPRS模塊全功率發射時,瞬態電流可達2~3A,而穩態工作電流僅有數百mA。此類應用中,5V供電電源的功率需要額外考慮。

     

    圖3  交流充電樁控制系統供電方式

        綜合考慮各種供電方案,金升陽推出專為充電樁行業設計的20W、30W AC/DC電源模塊LO20-10C0512-01、LO30-10C0512-12。該電源解決方案優勢如下:
          1)三路穩壓輸出(5V、±12V),電壓精度均≤±5%。交流充電樁與車載充電機通信的CP信號是頻率為1KHz、幅度為±12V的PWM信號,依據GBT18487.1-2015,電壓精度要求為±5%,即11.4V~12.6V。一般多路輸出AC/DC電源模塊,僅有主路(瓦數較大的)電壓精度能達到±5%以內,而LO30/LO20的三路輸出都是穩壓,電壓精度均在±5%以內,是專為交流充電樁而設計的AC/DC電源模塊。
          2)供電能力強。LO30輸出的5V供電能力高達3A,無論選擇12V還是5V的屏幕以及是否有無線通訊模塊,都能夠滿足供電要求;LO20       輸出的5V能提供0.5A電流,可滿足無GPRS模塊、12V LCD屏幕的交流樁方案。
         3)EMC性能好。LO30為引線式封裝,內部集成了EMC電路,客戶可直接接入電網,不必再額外設計防護。

    其特點有:

     

    • 充電樁專用AC/DC轉換器
    • 5V、±12V三路穩壓輸出
    • 開板式、高性價比
    • 交直流輸入兩用、安全隔離
    • 輸出過壓、過流保護齊全
    • 完全符合充電樁EMC等級要求
    • 接線式安裝或PCB通孔安裝

     

     

     

     

     

     

    4. 應用總結

         新能源汽車與充電樁是國家戰略產業,需求穩固增長,同時行業經過數年調控與發展,逐漸由政策導向轉變為市場導向,廠商之間的競爭變得更加激烈,尤其是交流充電樁往往直接面向普通車主,高性價比的解決方案是勝出的首要條件。金升陽長期提供優質電源解決方案,在充電樁領域將以往解決方案不斷優化,最終推出LO30/LO20系列AC/DC電源模塊,正是為了幫助廣大用戶提升交流充電樁的性價比,以適應當前的市場環境。

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