我的電動(dòng)汽車需要電源，充電樁合適的方案

1.前言

每當(dāng)我談?wù)?a href="/tags/電動(dòng)汽車" target="_blank">電動(dòng)汽車 (EV) 時(shí)，我經(jīng)常聽到這樣的意見，即這些車輛的續(xù)航里程不足以長距離行駛。盡管特斯拉和其他幾家汽車供應(yīng)商正在推出 600 英里范圍內(nèi)的車輛，但在很大程度上確實(shí)如此。需要明確的一點(diǎn)是，在許多市場(chǎng)中，電動(dòng)汽車得以發(fā)展進(jìn)步的必要條件在于續(xù)航里程足夠長且能源補(bǔ)充足夠智能和便利。在過去十年時(shí)間里，電動(dòng)汽車中鋰電池技術(shù)的進(jìn)展使得業(yè)內(nèi)從業(yè)者大受鼓舞。與此同時(shí)，鋰電池中能量儲(chǔ)備密度以及成本也發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的改善。但還有另一個(gè)障礙會(huì)降低電動(dòng)汽車的吸引力，那就是缺乏充電站。在我們看到電動(dòng)汽車激增之前，這些加油站需要無處不在——就像加油站一樣普遍。

預(yù)計(jì)未來五年電動(dòng)汽車的數(shù)量將增加，全球增長超過 50%。中國有望成為這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。一份報(bào)告預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車保有量將從 2015 年的 50 萬輛增長到 2020 年的 500 萬輛。隨之而來的是充電站和充電樁的快速發(fā)展。充電樁類似于充電站，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電為車輛的電池充電。然而，充電樁可以只是交流到交流的轉(zhuǎn)換，更側(cè)重于診斷和監(jiān)控。由于新的政府激勵(lì)措施，這些系統(tǒng)的發(fā)展正在加速。

讓我們澄清一些關(guān)于收費(fèi)系統(tǒng)的定義。充電站也稱為電動(dòng)汽車充電站、充電樁和充電點(diǎn)。它是為電動(dòng)汽車充電提供電能的基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。為電動(dòng)汽車充電時(shí)有三個(gè)主要級(jí)別，在我們插電之前了解所有三個(gè)級(jí)別都很重要：

· 一級(jí)充電是指我們家中的標(biāo)準(zhǔn) 110V交流電源插座。這是為電動(dòng)汽車供電的基本 AC 到 DC 轉(zhuǎn)換。但是，充電需要很長時(shí)間：例如，40 英里范圍的雪佛蘭伏特需要 5 到 6 個(gè)小時(shí)。但大多數(shù)司機(jī)在晚上插入電源，上床睡覺并在早上充滿電。

· 二級(jí)有住宅和商業(yè)形式。對(duì)于住宅用途，二級(jí)交流充電站以 240 伏交流電和 30 安培傳輸能量，類似于家用洗衣機(jī)/干衣機(jī)的水平。這些充電站是為單戶住宅建造的；也就是說，一個(gè)用戶。在商業(yè)用途中，Level II 不僅可以傳輸 240V 和 30A，還具有智能網(wǎng)絡(luò)。借助智能網(wǎng)絡(luò)，商業(yè)實(shí)體的所有者可以管理充電站并運(yùn)行報(bào)告，了解充電站中有多少電動(dòng)汽車正在充電等等。

· 三級(jí)為直流快充站，可在半小時(shí)內(nèi)為電動(dòng)汽車充電。這里沒有交流到直流的轉(zhuǎn)換。然而，今天的缺點(diǎn)是缺乏標(biāo)準(zhǔn)；沒有標(biāo)準(zhǔn)插頭。美國和日本有兩種標(biāo)準(zhǔn)在競(jìng)爭(zhēng)。

2.那么充電樁在哪里發(fā)揮作用呢？

雖然 III 級(jí)快速充電主要是直流，但也有交流版本。充電樁的共同點(diǎn)在于，它們的電源管理（轉(zhuǎn)換）更少，而能源監(jiān)控、診斷和通信更多——這些都是商業(yè)應(yīng)用所必需的。這使得提供充電站的商業(yè)場(chǎng)所（如辦公樓或餐廳）的所有者可以為車輛快速充電，以更好地優(yōu)化他們的能源費(fèi)用并適當(dāng)?shù)貫檐囍鞒潆姟?

最后，重要的是要注意這些系統(tǒng)被認(rèn)為是工業(yè)解決方案。構(gòu)建電動(dòng)汽車充電站和充電樁所需的組件不必是汽車級(jí)版本。汽車級(jí)解決方案需要更嚴(yán)格的認(rèn)證，因此構(gòu)建起來既耗時(shí)又昂貴。

TI 的新子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)基于 Vienna 整流器的三相功率因數(shù)校正參考設(shè)計(jì)使用 C2000? MCU進(jìn)行大功率傳輸，并在設(shè)計(jì)中采用TI 的C2000? 微控制器和 UCC21520 隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器和其他產(chǎn)品。

Vienna整流器是為60kW及以上的大型電力系統(tǒng)開發(fā)的。此參考設(shè)計(jì)的意義在于展示此整流器的價(jià)值。大功率充電樁系統(tǒng)傳輸電力的速度明顯加快，通常需要 30 到 40 分鐘。該參考設(shè)計(jì)的效率目標(biāo)為 98%，柵極驅(qū)動(dòng)器是降低開關(guān)損耗的有力推動(dòng)因素。此外，C2000 MCU 加速器可實(shí)現(xiàn)快速控制回路執(zhí)行，而內(nèi)置的 Sigma Delta 解調(diào)器可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電流感測(cè)。

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

借助三相 PFC Vienna 整流器參考設(shè)計(jì)等工具和資源，充電站和充電樁不僅可以提高知名度，而且可以快速提供高效率。