钜大LARGE | 点击量：957次 | 2021年08月26日
电动汽车动力锂电池充电的处理方法
常规动力汽车上的大多数新电子系统(除主动安全、自主驾驶和信息娱乐系统之外)都可以被用于更大程度的帮助实现能量节省，例如通过直喷技术、起停系统和车身bLDC电机驱动等车声和底盘电子方式。二氧化碳排放法规(限制95克/千米)推动了对提高燃料效率及汽车电气化水平的紧迫要，特别是在交通繁忙的市中心区和大都市，要显著降低CO2和颗粒物排放，以维持空气质量。
下列因素代表和影响着电动汽车(EV)的将来趋势及成功发展：
●电池技术–能量密度、尺寸和价格
●行驶里程及效率
●充电性能、时间及基础设施建设
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
●价格、激励和税收政策
●可靠性和维护成本
●安全性
当车发生碰撞事故时，电子系统要与所有储能元件(如电池、电容和感性元件)断开连接。笔直接触高电压会对司机、乘客和紧急救援人员造成严重身体伤害。为了释放诸如这些储能元件中的能量，要立即连接电阻性虚拟负载。
智能能量管理对确保所有安全相关的使用(如制动、转向、雨刷、照明和被动安全系统等)在长途驾驶期间的正常工作很是很紧要的。除了在功耗考虑上具有最高优先级的安全电子系统，此外舒适电子系统也要被重点考虑。夏季的空调，以及冬季的客厢供暖和车窗除雾是现代汽车非得具备的功能和设备。电动汽车设计中的巨大挑战是减少这些大功率负载的耗电量。
接下来最紧要的任务是在汽车运行(特别是停车时)的区域供应足够多的充电站。快速充电对最终用户非常紧要，因为通常没有用户会愿意为洋溢电而等待两个小时以上的时间。在上班、商务拜访或购物期间，现代电动汽车非得是洋溢电的。此外，激励措施必不可少，如打折措施、替代能源及减少停车费。
电动汽车的一个必不可少的配套元件是电池充电系统。其紧要功能是将交流电(AC)转换为直流电(DC)，执行功率因数校正(pFC)功能，以及匹配电池系统的充电制度(chargingprofile)。
电池充电有两种紧要处理办法以及各自的优点：
1.车载(On-board)：来自电网的单相和三相交流充电
-易于连接电网。
-无需大型充电基础设施。
2.非车载(Off-board)：超快速和大直流点非车载充电
-短时间、高功率、快充性能
-带通用大功率直流充电机的充电基础设施
车载充电系统的一个关键部分是完全集成于车身网络的AC/DC转换器。它将汽车连接至交流电网并将交流电转换为直流电。由于是高电压使用的缘故，保证安全变得非常紧要并在使用时要遵循相应的标准。所有电子系统都要满足这些汽车级质量标准。
另一个选择是使用非车载DC/DC充电机向电动汽车输入高压直流电来取代交流电的办法。这种办法可以供应非常高功率的充电功能，不要车载充电器，可帮助减轻车载充电器给车身带来的重量和节省很大的空间，只是依然负责电池充电阶段的控制以及与非车载充电机的通信。这使汽车远离交流电压并不用去担忧其带来的相关安全隐患，此外还可以降低了ECU可能会承受的瞬间尖峰电压。市场上已有此类最大功率可达50kW的工业充电机，它们未来会逐步投入到交通基础设施中去，如泊车区和公共汽车站。
第三种办法是现已初露端倪的无接触感应充电。其目的是供应一种几乎无处不在的充电设施，以减少充电时间，以及供应几乎即时的充电服务。
半导体主动和被动器件行业都要设计新元件来降低电动汽车控制器和执行器的成本。其中机电一体化+高压驱动的处理办法是优化可靠性和提高效率的关键部分。多相转换器和逆变器是被重点关注的使用范畴。所有紧要元器件厂商都在研发高性价比的新元件和新技术，以满足大功率和高能量等级使用的要。
电动汽车中的紧要元件有：
●用于电动机驱动和逆变器的IGbT模块
●高压MOSFET
●大电流滤波电感
●平面变压器
●光耦
●固态继电器
●高压分压电阻
●pTC热敏电阻限流器
●高压二极管
●整流桥模块
被动元件要更多空间并具有较高的成本。其设计也比半导体主动元件模块的设计更关键。新电路拓扑致力于提高电路的开关频率，可以减小被动元器件(如变压器、滤波器和储能元件)的尺寸。这些拓扑包括可以用到的直流母线滤波的薄膜电容、用于直流母线或缓冲的铝电容，以及用于高压和大电测试的测试电阻。平面变压器有对高开关频率电路的神奇处理办法，并可在高压DC/DC转换器使用中供应最佳效率。
用于电动汽车的电子驱动分为两类：
●高压使用(150VDC-550VDC电池线路)
●低压使用(12V负载)
使用于从高压锂电子电池转换到12V输出的DC/DC降压转换器紧要适用于100W及以下的低功率负载。要尽可能做高这些这些转换器的整体效率。
电动汽车面对的最大挑战之一是确保使用高压半导体驱动的电机驱动的效率。此外，人身安全也是一个紧要担忧。为戒备高压开关出现火花，要使用虚拟能量电阻对电池和其他元件放电，这可以快速消除能量，以戒备起火。紧急断开电池连接是另一个要优化的范畴，要对目前大而重的办法进行重新设计。
如同常规汽车相同，电动汽车的系统设计工程师也想减少元器件的数量。实现该目标的一个例子是在3kV功率等级及以下使用中，具有优异精度特性的新系列分压电阻。这些表面安装的高压分压电阻能够取代传统使用的20-40个单电阻。它们在目前用作浮点分压器，用来测试电路板系统的电压稳定性，以及支持压降调节，以提高效率。
电动汽车的各种零件都伴随着其特有的挑战。例如，用于空调压缩机的电机驱动要非常高效的隔离型DC/DC转换器。在这种使用的设计中，具有极低高度的分立元件起着紧要用途。
当电压在30VAC和60VDC以上时要增强对人体的电击防护。低压(12V数字/模拟零件与高压端子间的电流隔离必不可少。
下列这些范畴会受到标准化的影响：
●能量储存系统
●汽车技术(电力电子和传动系统)
●产品和操作安全(电气安全和功能安全)
●电磁兼容(EMC)
●插电式充电机(车载和非车载充电)
电动汽车目前可支持短距离行驶(均匀每天50公里，最多100公里)，但还不能满足远距离行驶(大于150公里)的需求水平。由于目前电动汽车最终用户的价格高于常规汽车，所以投资于充电基础设施和发展替代能源(紧要靠政府力量和激励措施)可促使纯电动汽车(bEV)的大规模发展。
