精密 ADC 如何在電動(dòng)汽車充電器中實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量系統(tǒng)

電動(dòng)汽車(EV)充電行業(yè)正在快速增長(zhǎng)。隨著消費(fèi)者、行業(yè)和政府要求更加環(huán)保的可持續(xù)交通， 充電基礎(chǔ)設(shè)施必須變得更加高效和便利。

與直流充電器不同，交流充電器不使用堆疊式電源模塊，從而實(shí)現(xiàn)小型化并節(jié)省成本。單電源模塊架構(gòu)限制了交流充電器在公共充電站的使用，因?yàn)榻涣鞒潆娖鳠o(wú)法在合理的時(shí)間內(nèi)提供所需的電量。相反，充電速度為22kW，更適合住宅電動(dòng)汽車充電，消費(fèi)者可以接受更長(zhǎng)的充電時(shí)間。此外，有些很受歡迎，因?yàn)樗鼈冎恍枰粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)插座。交流充電器利用 電動(dòng)汽車的車載充電裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

直流充電器的堆疊式電源模塊可提供快速充電時(shí)間和超過(guò)360kW的充電速度。該電源模塊減少了整體充電時(shí)間，但增加了充電器的尺寸，使其更適合公共充電站而不是住宅空間。直流充電器將充電器內(nèi)部的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，使充電器可以直接連接到電池。

無(wú)論充電器類型如何，高精度計(jì)量解決方案對(duì)于確保系統(tǒng)監(jiān)控和計(jì)費(fèi)的可靠能源測(cè)量和計(jì)算都很重要。

電動(dòng)汽車充電器的測(cè)量

交流和直流充電器需要儀器來(lái)確保能源的有效利用并監(jiān)控用于車輛充電的電力。電動(dòng)汽車 充電的測(cè)量分為三類：

· 交流計(jì)量：交流計(jì)量測(cè)量進(jìn)入和離開(kāi)電網(wǎng)的能量。將現(xiàn)有計(jì)量設(shè)備集成到交流充電器中以允許直接連接到電網(wǎng)的趨勢(shì)日益增長(zhǎng)。

· 直流電源模塊電流檢測(cè)：儀器通常與電源模塊分開(kāi)，但可能需要額外的高精度電流監(jiān)控。當(dāng)在直流充電器的電源模塊之間使用時(shí)，隔離放大器會(huì)監(jiān)控模塊的性能。

· 直流計(jì)量：直流充電器可以有多種類型的架構(gòu)，因?yàn)槎询B的電源模塊會(huì)增加或減少充電設(shè)備的額定功率。有時(shí)在直流充電器的輸出端會(huì)有一個(gè)最終計(jì)量點(diǎn)(直流計(jì)量)來(lái)測(cè)量進(jìn)入車輛的電壓，確保消費(fèi)者無(wú)需為直流充電器與車輛充電插座之間的功率損耗付費(fèi)，如圖1所示。

圖1： AC/DC充電器內(nèi)的儀表和電流感測(cè)

被測(cè)量的傳感器

設(shè)計(jì)人員使用各種傳感器對(duì)交流和直流充電器進(jìn)行測(cè)量。電流傳感器和分流電阻器是最常見(jiàn)的。有許多不同的方法來(lái)測(cè)量功率以進(jìn)行能量計(jì)算，但單獨(dú)的實(shí)施方式為設(shè)計(jì)人員提供了更大的靈活性和對(duì)測(cè)量的控制。分立解決方案將精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)與外部微控制器配對(duì)，以測(cè)量電流互感器或分流傳感器三相的電流和電壓(稱為多相儀表架構(gòu))。為了滿足ANSI(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))C12 Class 0.5m或Class 0.2m等嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)， ADC必須非常準(zhǔn)確。高信噪比、低噪聲和低增益誤差也是ADC 的特點(diǎn)。這是決定是否適合您的計(jì)量應(yīng)用時(shí)需要考慮的一個(gè)因素。

如果您決定使用電流互感器作為傳感器，您的儀器將需要高精度的多通道精密ADC 。具有集成相位延遲的ADS131M08 24位ADC使您能夠超越ANSI C12測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。ADS131B04-Q1適用于具有更嚴(yán)格偏移誤差和漂移規(guī)范的直流 充電器。對(duì)于這種設(shè)計(jì)的ADC，可能需要使用屏蔽來(lái)保護(hù)儀器免受磁調(diào)制的影響。這對(duì)于電表準(zhǔn)確檢測(cè)用電設(shè)備使用的能源非常重要。

分流傳感器儀表架構(gòu)要求與電流互感器具有相同的精度，但需要相間和數(shù)據(jù)隔離。分流傳感器本質(zhì)上是抗磁的，無(wú)需屏蔽，并允許以更低的成本和更小的外形尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。AMC131M03 24位隔離式ADC具有集成的數(shù)據(jù)和電源隔離功能，并提供超過(guò)國(guó)際無(wú)線電擾動(dòng)特殊委員會(huì) (CISPR) 11和25標(biāo)準(zhǔn)的輻射發(fā)射性能。該ADC提供具有高信噪比和低增益誤差的高精度測(cè)量，同時(shí)保持7070V PEAK增強(qiáng)隔離和5000V RMS隔離達(dá)1分鐘。

表1列出了針對(duì)各種儀器架構(gòu)的精密ADC建議。

表1：推薦用于各種交流和直流儀表傳感器的精密ADC 。

結(jié)束

隨著對(duì)交流和直流充電器的要求不斷提高，擁有高精度的計(jì)量解決方案變得更加重要。精密ADC可實(shí)現(xiàn)精確的能源計(jì)算，并提供構(gòu)建環(huán)境可持續(xù)交通基礎(chǔ)設(shè)施所需的靈活性。