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交流充电桩供电电源模块方案

交流充电桩供电电源模块方案

2018-02-28

摘要:

现阶段世界各地积极推动新能源汽车和纯电动汽车发展各国电动汽车生产企业充电桩设备供应企业积极投身到国内充电桩的布局和建设目前我国是世界充电桩建设数目最多的国家。未来随着各国电动汽车发展的逐渐普及,充电桩建设将会激烈发展。

 

在这种背景下,为推动电动汽车交流充电桩的发展,HIECUBE为交流充电桩提供一种电源转换器的解决方案,满足充电桩的电源模块供电需求。交流充电桩是指为电动汽车提供交流电进行充电,并且可选择电量、金额、时间、自动、充满等多种模式的一体化设备。一般安装在停车场或室外站点,工作电压为220V或者380V,充电主要依靠车载充电机完成。

 

关键词:新能源汽车,电动汽车,交流充电桩,电源模块,电源转换器,AC-DC电源模块

 

(1)行业发展现状:

目前全球能源都陷入紧张状态,为了减少石油等不可再生能源的使用,全国在汽车制造和应用领域逐渐引入新能源。国家政策扶持企业投入增加,我国新能源汽车行业近年发展迅猛,产量逐年上涨根据中国汽车工业协会公布的2017年新能源汽车产销数据显示,20171月~12月,我国新能源汽车产销分别是79.4万辆和77.7万辆,同比分别增长53.8%53.3%


     我国新能源汽车产业发展面临新形势、新问题,如:充电基础设施是发展的短板。目前我国车桩比例只有3.5∶1,随着新能源汽车数量的持续增长,充电基础设施结构性供给不足的问题日益凸显。为了满足电动汽车的充电需求,国家十三五规划《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》指出,到2020年将建成480万个分散式充电桩,集中式换电站超过1.2万座。从2016~2020年,平均每年需新增97万个,其中交流充电桩的需求远远大于直流桩,市场需求旺盛。

 

2交流充电桩系统组成和功能:

交流充电桩的系统组成主要依据《NBT 33002-2013电动汽车交流充电桩技术条件》,基本构成如下图所示

 


交流充电桩的硬件系统主要由触摸屏、IC卡读卡器、PLC控制器、微型打印机、交流电表、充电接口通信模块、电源模块、PWM模块等组成,如下图所示


 


交流充电桩的功能主要刷卡付费、计量、人机交互、通讯、保护控制和自检等。

1刷卡付费功能交流充电桩应配备读卡装置,使其与交流充电桩的交流电表进行通讯,实现充电桩的充电计费。

 

2计量功能交流充电桩应具备计量输出电能量的功能,计算充电电量显示充电时间信息。

 

3人机交互功能交流充电桩应显示其相关运行状态,如:充电模式、计费信息充电电量等,而且必须可手动设置充电参数控制充电桩功能,显示画面应清晰、完整、易操作

 

4通讯功能交流充电桩应具备外部通信的相关接口,实现与上级监控管理系统的通讯。

 

5保护控制功能交流充电桩应配置急停开关,当发生紧急状况时,能够在充电过程中及时切断输出电源。还需具备负载、过压、欠压、过热、漏电保护功能,确保充电桩充电过程中安全可靠稳定运行。

 

6自检功能交流充电桩应具备自检故障报警功能,当充电桩发生故障时,可以通过指示灯的状态与人交互。因为交流充电桩长期位于室外,需具备长期经受恶劣环境和较强电磁干扰的特点。在元件选型时应该选择具有工业级标准的电力电子器件带屏蔽功能的通信线。在交流充电桩的内部结构布置应合理便于安装施工,配件易拆卸方便调试维修。

 

(3)交流充电桩对电源转换器的要求:

控制系统主程序流程图如下图所示

 


交流充电桩的控制系统通过AC-DC转换器获得DC供电,根据交流充电桩的工作要求,可以得到电源转换器的工作要求如下:

1环境温度:室外型达到-20 ℃~+50 ℃,室内型达到-5 ℃~+50

2相对湿度:要求为5 %95 %

3海拔高度:要求为≤2000 m

4传导骚扰:达到CISPR 32 CLASS A。

5辐射骚扰:达到CISPR 32 CLASS A。

6浪涌抗击:达到GB/T 17626.52008等级3

7静电放电抗扰度:达到GB/T 17626.22006等级3

8射频电磁场辐射抗扰度:达到GB/T 17626.32006等级3

9电快速瞬变脉冲群抗扰度:达到GB/T 17626.42008等级3

 

      在控制系统的供电电压和功率方面,业内的方案多种多样。HIECUBE/高能立方经过对典型系统结构的总结和供电需求的提炼,提出了交流充电桩内部供电的电源解决方案如下。

 

(4)交流充电桩的电源解决方案

交流充电桩内的设备主要使用到5V和±12V供电,根据产品元件的不同,5V正负12V供电的功率也有所不同对此,HIECUBE/高能立方推出专为交流充电桩设计的正负12V输出的AC-DC电源模块HA12N10B-demo系列,该系列电源解决方案优势如下:

 

1、两路稳压±12V输出,稳压精度高达±1%,交流充电桩车载充电机的CP信号频率为1KHz及±12V幅度的PWM信号。根GBT18487.1-2015要求电压精度≤±5%,一般多路输出的AC-DC电源模块仅有主路电压精度能达到≤±5%,而HA12N10B-demo系列路输出都是稳压精度≤±5%,是一款专为交流充电桩而设计的AC-DC电源模块。


2、超强的供电能力,可满足无GPRS模块、12V LCD显示屏的交流充电桩方案。


3EMC性能强,HA12N10B-demo系列为引线式封装,内部集成过流保护电路及EMC电路,可直接接入电网并且不需要额外设计防护。

 

产品特点:

类型:充电桩专用AC-DC电源模块

优点:高精度、更稳定、高可靠性、超小体积

特性:开板式、交直流两用、安全隔离

保护:具有短路、过载、过压、过热保护功能

设计:大功率电感、高频电容、外围电路灵活设计、产品设计满足EMC测试要求

安装:PCB焊接方式、接线式安装

 

5)市场环境

国家对于新能源汽车和充电桩行业战略明确,多种新能源汽车配套政策出台,鼓励电动汽车充电基础设施发展明确场所的建设目标。随着市场发展,将由国家政策引导转变为市场导向,企业之间竞争会变得越加激烈。对此,HIECUBE长期提供优质及高性价比的电源解决方案,也将充电桩电源领域的解决方案不断优化,以便适应市场发展。

 

近年新能源汽车量和销售火爆,充电设施领域表现活跃充电桩领域是新能源汽车产业链的一个重要战场。2018年全国各地多处线下抢地建充电桩,线上则是各种充电APP地图增加充电桩站点。目前下游充电桩运营已经提前火热,直接拉动了上游的设备制造,在短时间内已经达到白热化。

 

详细的交流充电桩电源产品信息请参考产品技术手册或者咨询HIECUBE销售代表,谢谢!

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