| 基于TI Vienna整流器的電動(dòng)車(chē)充電站和充電樁系統(tǒng) |
| 日期：2017/7/10 17:32:53 作者：德州儀器 |
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即便特斯拉和幾間車(chē)廠有推出可行駛200英里+（約321.9公里+）的車(chē)款，目前絕大多數(shù)的電動(dòng)車(chē)仍難以達(dá)到這個(gè)程度，也因此許多人對(duì)于電動(dòng)車(chē)的顧慮之一便是在于它較難以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的行駛。另外一個(gè)顧慮在于充電站的缺乏。若我們要看到電動(dòng)車(chē)普及的一天，充電站便必須像今天的加油站一樣普遍。
電動(dòng)車(chē)的數(shù)量預(yù)計(jì)在未來(lái)五年會(huì)不斷攀升，在全球?qū)⑦_(dá)到超過(guò)50%的成長(zhǎng)。有研究報(bào)告更預(yù)測(cè)電動(dòng)車(chē)持有量將從2015年的50萬(wàn)輛增加到2020年的500萬(wàn)輛。隨之而來(lái)的，將會(huì)是充電站和充電樁的快速發(fā)展。充電樁類(lèi)似于充電站，皆透過(guò)將交流電轉(zhuǎn)換至直流電，為電動(dòng)車(chē)電池充電，然而充電樁也可以只專注于交流電對(duì)交流電的轉(zhuǎn)換，并更注重電流診斷和監(jiān)控的功能。因?yàn)檎墓膭?lì)，這些系統(tǒng)的建置也正在加速中。
首先，我們來(lái)了解一些關(guān)于充電系統(tǒng)的定義。充電站也被稱為EV充電站、充電樁和充電點(diǎn)。它是為電動(dòng)車(chē)充電提供電能的基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。而為電動(dòng)車(chē)充電時(shí)有三種主要的電平，在我們充電前必需要了解它們的不同：
Level 1的充電指的是家中常見(jiàn)的110VAC標(biāo)準(zhǔn)插座。這為電動(dòng)車(chē)供電時(shí)提供基本的AC到DC轉(zhuǎn)換。不過(guò)，其充電時(shí)間較長(zhǎng)：例如，為可行駛英里數(shù)為64.4公里的Chevy Volt充電需花費(fèi)5-6小時(shí)。但是多數(shù)的車(chē)主會(huì)在晚上充電，早上起床后電量也已充滿。
Level 2是指住宅和商業(yè)形式的充電模式。對(duì)于住宅模式的使用，Level 2交流電充電站傳輸240VAC和30A的電力，其電平類(lèi)似于家用洗衣機(jī)/烘干機(jī)的電平。這些充電站是為獨(dú)戶家庭所建造的；也就是只供一名使用者使用。在商業(yè)環(huán)境中，Level 2不僅傳輸240V和30A的電力，還具有智能網(wǎng)絡(luò)。透過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)，商業(yè)實(shí)體的所有者能夠透過(guò)多少電動(dòng)車(chē)正在充電站充電等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行充電站的管理。
Level 3是直流電快速充電站，其能夠在半小時(shí)內(nèi)為電動(dòng)車(chē)重新充飽電。其沒(méi)有交流電到直流電的轉(zhuǎn)換。然而，這類(lèi)充電的缺點(diǎn)在于標(biāo)準(zhǔn)的缺乏―也就是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)插頭。在美國(guó)和日本就有兩種標(biāo)準(zhǔn)彼此競(jìng)爭(zhēng)。
雖然Level 3快速充電主要針對(duì)直流電，但也有交流電版本。充電樁的共同點(diǎn)在于，它們較少進(jìn)行電源管理（轉(zhuǎn)換），反而花更多時(shí)間在能源監(jiān)測(cè)、診斷和通訊上——這些都是商業(yè)應(yīng)用上所必備的。這使得提供充電站的商業(yè)場(chǎng)所（如辦公樓或餐廳）業(yè)主能夠在提供快速充電的同時(shí)更有效率的管理電力的使用以及其費(fèi)用，進(jìn)而對(duì)車(chē)主進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖召M(fèi)。
最后要強(qiáng)調(diào)的是，這些系統(tǒng)被認(rèn)為是工業(yè)級(jí)的解決方案。建造電動(dòng)車(chē)充電站和充電樁所需的零組件并不一定要是車(chē)規(guī)的解決方案。車(chē)規(guī)解決方案需要更嚴(yán)格的認(rèn)證，也因此更耗時(shí)和耗費(fèi)。
TI的子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)：使用C2000 MCU的Vienna基于整流器的三相功率因子校正參考設(shè)計(jì)進(jìn)行大功率傳輸，其中具有TI的C2000微控制器和UCC21520隔離閘極驅(qū)動(dòng)器等其他產(chǎn)品。
Vienna整流器是為60kW和更高的大功率系統(tǒng)所開(kāi)發(fā)的。該參考設(shè)計(jì)的意義在于展示該整流器的值。大功率充電樁系統(tǒng)的傳輸功率明顯更快，通常為30-40分鐘。該參考設(shè)計(jì)的效率目標(biāo)為98%，并將閘極驅(qū)動(dòng)器作為減少開(kāi)關(guān)損耗的強(qiáng)大推助器。此外，C2000 MCU加速器可實(shí)現(xiàn)快速的環(huán)路控制執(zhí)行，內(nèi)建的Sigma Delta解調(diào)器可實(shí)現(xiàn)精確的電流感測(cè)。
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