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EV /HEV 純電動和混合電動汽車充電器的設計 上海皇華信息科技 設計背景 1、汽車用化石能源石油資源的日益枯竭是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。 2、化石能源使用所帶來的大氣污染和溫室氣體對地球環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。 3、傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動汽車的能源利用率很低, 現(xiàn)在最高效的柴油機的能量轉(zhuǎn)換效率為45%,汽油機的轉(zhuǎn)換效率更低. 礦物燃料發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率約70%,假設電池充電效率90%,車輛傳動效率為90%,則用電網(wǎng)電能驅(qū)動的純電動汽車的效率可達58%。 5、目前純電動汽車的發(fā)展主要受電池等儲能技術的制約. 制約因數(shù)有: 1）能量密度低.最高的鋰離子電池的能量密度為150W.H/KG,汽油為10000~12000W.H/KG. 一輛攜帶50KG汽油的汽車可以行駛600千米以上,而同類的電動汽車攜帶400KG的鉛酸電池一次充電只能行駛100千米左右。 2）快速充電接受能力差 設計注意事項 插入式混合電動車 (PHEV) 和電池電動車 (BEV) 是兩項快速興起的技術，可使用功能強大的電機和高電壓電池組作為動力和能量來源。由于電池的電量有限，PHEV 和 BEV 必須定期再充電，而這通常通過以某種形式連接到電網(wǎng)來進行。對于大多數(shù)用戶，1 級充電（15A-20A 時為 120 VAC）將是最可用的電源，由于所有用戶都可輕松接觸板載充電器，因此應能夠處理所有板載充電器。在其當前狀態(tài)下，多數(shù)用戶喜歡利用更快的 2 級充電（40A 時為 240 VAC）。相比 1 級充電，2級充電的充電時間更短，但需要更大的電源來供應相應的電流和電壓。通過能夠同時利用這兩種充電，您在充電選項上為客戶提供了更大的靈活性，以及更多可提供充電的位置。 用于這些汽車的 1 級和 2 級充電系統(tǒng)包含一個 AC / DC 轉(zhuǎn)換器，可從 AC 線產(chǎn)生 DC 電壓。這些輸入電源需要經(jīng)過功率因數(shù)校正 (PFC) 來提升功率因數(shù)以符合地區(qū)法規(guī)標準。反向器的核心是實時 C2000 微處理器。此控制器被編程為執(zhí)行控制環(huán)路以實現(xiàn)所有必需的電源管理功能，包括具有 PFC 的 AC/DC 和 DC/DC 以創(chuàng)建必需的電池充電配置文件。C2000控制器包含先進外設，例如高精度 PWM 輸出和 ADC，可讀取 ADC 并在單個時鐘周期內(nèi)調(diào)節(jié) PWM，從而實現(xiàn)實時控制。 為安全起見，還需要隔離處理器和電流與電壓，以及連接外界的通信總線。TI 數(shù)字隔離器具有邏輯輸入和輸出緩沖器，它由可提供 4kV 隔離的 TI 二氧化硅 (SiO2) 隔離勢壘進行隔離。當與隔離電源配合使用時，這些器件可以阻止高電壓、隔離接地以及防止噪聲電流進入本地接地和干擾或損害敏感的電路。高性能模擬部件還可提供重要系統(tǒng)的功能，例如MOSFET 驅(qū)動器、傳感器反饋、芯片電源和通信收發(fā)器。 1 級和 2 級板載充電系統(tǒng)的通信特定于應用。它取決于消費者是否需要此類系統(tǒng)來連接到電網(wǎng)。1 級充電在公共領域可能不太常見，而在家用充電領域最廣泛。另一方面，2 級充電將受益于電力線通信 (PLC) 集成或無線協(xié)議，在充電站和公用事業(yè)公司之間實現(xiàn)直接通信。這兩種充電級別都為用戶提供了連接到智能儀表類型應用或?qū)?shù)據(jù)記錄到其家庭局域網(wǎng)絡(HAN) 的選項，通過 PLC 或無線協(xié)議用于個人用途。其他通信選項為用戶提供更出色的靈活性，以便充分利用插入式汽車的全部優(yōu)勢。 |
