確保降低直流充電樁電源模塊的輸出紋波

本世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)政府大力倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)，通過(guò)政府撥款來(lái)扶植國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行電動(dòng)汽車的研發(fā)。通過(guò)努力，在近幾年，國(guó)內(nèi)各家的電動(dòng)汽車技術(shù)也逐步走向成熟。涌現(xiàn)出上海榮威、比亞迪、長(zhǎng)安汽車、江海汽車、吉利汽車以及廣汽傳祺等一批國(guó)內(nèi)知名品牌，并開(kāi)始占據(jù)汽車市場(chǎng)的一部分份額。

目前電動(dòng)汽車發(fā)展存在的瓶頸在于如何實(shí)現(xiàn)快速充電。目前主流的充電模式為慢充和快充兩種。慢充一般為家庭使用，白天使用，晚上充電，充電的時(shí)間比較充裕，一般7~12小時(shí)，使用市電，通過(guò)車載充電機(jī)對(duì)其充電，功率比較小?？斐涫褂密囃庵绷鞒潆姌?，對(duì)其實(shí)行大電流充電，最大電流可以達(dá)到135A，在一個(gè)小時(shí)內(nèi)可以充滿。

近兩年，直流充電樁技術(shù)得到快速發(fā)展，直流充電樁企業(yè)如雨后春筍，發(fā)展快的同時(shí)，其競(jìng)爭(zhēng)也非常殘酷。誰(shuí)能解決充電時(shí)電池發(fā)熱問(wèn)題，有效保護(hù)電動(dòng)汽車的電池，誰(shuí)就能提高充電功率，縮短充電時(shí)間，誰(shuí)就搶得更大的市場(chǎng)。

眾所周知，電池發(fā)熱主要是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量和紋波電流產(chǎn)生的熱量。對(duì)于充電樁電源模塊來(lái)講，要減少電池的發(fā)熱，就要降低其輸出電源模塊的輸出電流紋波。目前行業(yè)普遍采用的是≤±0.5%這個(gè)范圍。如果根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如果做大功率快速充電模式的話，其絕對(duì)紋波電流值還是相當(dāng)大的，其實(shí)電池的發(fā)熱量還是比較高，所以要做快充的話，必須要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。目前有實(shí)力的廠家均控制在 ≤±0.15%的范圍以內(nèi)，少數(shù)廠家能控制在≤±0.1%以內(nèi)。

為什么輸出會(huì)產(chǎn)生紋波呢?首先電網(wǎng)輸入時(shí)，由于各種負(fù)載，是其不是規(guī)則的正弦波，其中夾雜著大量的各種波段各個(gè)頻率的諧波。其次在線路中，由于各種功率元器件的動(dòng)作，也會(huì)產(chǎn)生各種各樣的諧波。

那么如何降低輸出紋波呢?電路的設(shè)計(jì)、線路的排版、元器件的選項(xiàng)等都可以降低其輸出紋波。電容器在電路濾波中起到至關(guān)重要的作用。

根據(jù)上述電源模塊可知，輸入端通過(guò)PFC整流，將交流整成直流，再通過(guò)高頻整流后輸出需要的直流電流。PFC后階的電解電容器在平波的同時(shí)吸附掉大量中低頻諧波。為后面的DC-DC部分提供穩(wěn)定的輸入直流電流。該處輸入的直流電流的紋波減少，將從源頭對(duì)輸出端降低輸出紋波起到關(guān)鍵性的作用。輸出端后面的電解電容將高頻整流后的輸出電流中紋波進(jìn)一步濾除，保證輸出端的電流的紋波降到最低水平。同時(shí)防止出現(xiàn)電壓的劇烈波動(dòng)，保護(hù)電池的作用。

充電樁一般使用在戶外，條件比較復(fù)雜，如果要保證充電樁的正常長(zhǎng)時(shí)間的工作，核心在于保證充電電源模塊的正常平穩(wěn)運(yùn)行。這就要求電容器具有長(zhǎng)期的高穩(wěn)定性以及能適應(yīng)各種戶外的惡劣天氣。

充電樁專用電容器主要要從以下幾個(gè)方面來(lái)解決上述的問(wèn)題的：

1、電容的容量在惡劣的要求衰減幅度小。電容的容量越大，其耐紋波的能力就越強(qiáng)，吸收紋波的能力就越強(qiáng)，電路紋波對(duì)電容的破壞就越小，保證電容的壽命就越長(zhǎng)。從而保證降低充電樁直流電源的輸出紋波且確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。

2、電容的高溫特性好。電容在工作時(shí)，一般溫度在 50℃到70℃之間。電容的高溫特性出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，在工作中，隨著溫度的升高，漏電流增大幅度比較大。而隨著漏電流的增大，其內(nèi)部溫度又會(huì)因?yàn)檫@個(gè)電流而加快升溫，這就造成了惡性循環(huán)，導(dǎo)致產(chǎn)品的壽命出現(xiàn)縮短。同時(shí)，電容的吸附紋波的能力也快速的降低，從而無(wú)法降低直流充電樁直流電源的輸出紋波，同時(shí)肯定不能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作了。

3、電容的低溫特性要好。在一些北方地區(qū)，夜間溫度比較低，而充電樁在不工作的情況下，其內(nèi)部溫度比較低，有可能在-25℃一下。電解電容大家都知道，溫度越低，其容量變化越大，一般產(chǎn)品-20℃時(shí)，電容持有率在75%左右，-30℃時(shí)，電容持有率在50%左右，而到-40℃時(shí)，其容量持有率只有12%左右，有些差點(diǎn)的電容干脆就量不出容量。當(dāng)充電樁由于長(zhǎng)時(shí)間不用，其內(nèi)部溫度低到-30℃時(shí)，如果啟動(dòng)充電樁，由于電容的容量嚴(yán)重不足，其吸收紋波的能力有限，將會(huì)有大量的紋波進(jìn)入到后面的DC-DC部分，沖擊其他芯片及元器件，導(dǎo)致一些元器件失效，同時(shí)電容出現(xiàn)炸機(jī)的幾率也是直線上升。當(dāng)然了，現(xiàn)在的充電樁模塊中都設(shè)定了保護(hù)，但保護(hù)就意味著充電樁無(wú)法正常使用。如果我們投入使用的充電樁經(jīng)常出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，那這個(gè)充電樁將不可能得到消費(fèi)者的認(rèn)可，國(guó)家也不會(huì)允許其投入使用。