充電樁——電動汽車的充電站

每當(dāng)與人談及電動汽車(EV)時(shí)，我經(jīng)常會聽到這樣的觀點(diǎn)：電動汽車的續(xù)航里程不夠長，難以行駛很遠(yuǎn)的距離。雖然特斯拉和一些其他汽車廠商推出了行駛距離超過200英里的車輛，但上述問題在很大程度上是確實(shí)存在的。與此同時(shí)，還有另一個(gè)障礙大大削弱了電動汽車的吸引力，即充電站的缺乏。等到充電站像加油站一樣隨處可見的時(shí)候，電動汽車才能在市場中普及開來。

預(yù)計(jì)電動汽車數(shù)量在未來五年內(nèi)將持續(xù)增加，在全球范圍內(nèi)將有超過50%的顯著增長。中國有望成為電動汽車增長的領(lǐng)跑者。有報(bào)告預(yù)測，電動汽車擁有量將從2015年的50萬輛增長到2020年的500萬輛。伴隨著這一趨勢的是，充電站和充電樁也將取得快速發(fā)展。充電樁類似于充電站，充電站將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以對車輛的電池充電。而充電樁只能是交流電轉(zhuǎn)換為交流電，更關(guān)注的是診斷和監(jiān)測。由于政府新的鼓勵(lì)措施，這些系統(tǒng)的發(fā)展速度已經(jīng)加快。

讓我們了解一些關(guān)于充電系統(tǒng)的定義。充電站也稱為電動汽車充電站、充電樁和充電點(diǎn)，是為電動汽車充電提供電能的基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分。在為電動車充電時(shí)有三個(gè)主要級別，在充電前了解這三個(gè)級別很重要：

·一級充電指的是我們家里的標(biāo)準(zhǔn)110VAC插座。這是為電動汽車供電的基本交流到直流轉(zhuǎn)換。但是，充電需要很長時(shí)間：例如，對于行駛里程為40英里的雪佛蘭VOLT沃藍(lán)達(dá)，需要5到6小時(shí)。但大多數(shù)車主晚上開始充電，然后上床睡覺，早上就能充滿電。

·二級是住宅和商業(yè)形式充電。對于住宅用途，二級交流充電站在240VAC和30A下進(jìn)行傳輸，其級別類似于家用洗衣機(jī)/烘干機(jī)。這類充電站是為單戶家庭建造的;即一個(gè)用戶。在商業(yè)用途中，二級充電不僅以240V和30A進(jìn)行傳輸，而且具有智能網(wǎng)絡(luò)。利用智能網(wǎng)絡(luò)，商業(yè)實(shí)體的所有者可以管理充電站并查看在充電站中有多少電動汽車正在充電的報(bào)告以及其他功能等。

·三級是快速直流充電站，可在半小時(shí)內(nèi)為電動汽車充滿電。三級充電站沒有交流電和直流電的轉(zhuǎn)換。然而其目前的缺點(diǎn)是缺乏標(biāo)準(zhǔn);沒有標(biāo)準(zhǔn)插頭。在美國和日本有兩種互相競爭的標(biāo)準(zhǔn)。

那么充電樁在哪里起作用呢?

雖然三級快速充電主要是直流，但也有交流版本。與充電樁的共同之處在于較少的電源管理(轉(zhuǎn)換)和更多的電量監(jiān)測、診斷和通信，這些功能對于商業(yè)應(yīng)用是不可或缺的。這使得為客戶提供充電站的商業(yè)場所(如辦公樓或餐館)所有者能夠?yàn)檐囕v快速充電，以更好地優(yōu)化電費(fèi)并對充電車主收取適當(dāng)?shù)馁M(fèi)用。

最后，要注意這些系統(tǒng)被認(rèn)為是工業(yè)解決方案。建造充電站和充電樁所需的組件并非必須是汽車級版本。汽車級解決方案需要更嚴(yán)格的資質(zhì)，因此建造更耗時(shí)、更昂貴。

TI的新子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)采用C2000™MCU基于Vienna整流器的三相功率因數(shù)校正參考設(shè)計(jì)可進(jìn)行大功率轉(zhuǎn)換，并在設(shè)計(jì)中采用TI的C2000™微控制器和UCC21520隔離柵極驅(qū)動器等產(chǎn)品。

Vienna整流器是為大功率系統(tǒng)(如60kW及以上)開發(fā)的。該參考設(shè)計(jì)能夠顯示該整流器的值。大功率充電樁系統(tǒng)傳輸電能速度明顯更快，通常為30至40分鐘。該參考設(shè)計(jì)的效率目標(biāo)為98%，柵極驅(qū)動器可以大大降低開關(guān)損耗。此外，C2000 MCU加速器可實(shí)現(xiàn)快速控制環(huán)路執(zhí)行，而內(nèi)置Sigma Delta解調(diào)器可實(shí)現(xiàn)精確的電流檢測。

基于Vienna整流器的三相功率因數(shù)校正參考設(shè)計(jì)板

利用如三相PFC Vienna整流器參考設(shè)計(jì)等工具和資源，不僅可以增加充電站和充電樁的普及性，而且還能實(shí)現(xiàn)更高的效率和速度。