电桩——电动汽车的充电站

 

每当与人谈及电动汽车（EV）时，我经常会听到这样的观点：电动汽车的续航里程不够长，难以行驶很远的距离。虽然特斯拉和一些其他汽车厂商推出了行驶距离超过200英里的车辆，但上述问题在很大程度上是确实存在的。与此同时，还有另一个障碍大大削弱了电动汽车的吸引力，即充电站的缺乏。等到充电站像加油站一样随处可见的时候，电动汽车才能在市场中普及开来。

预计电动汽车数量在未来五年内将持续增加，在全球范围内将有超过50％的显著增长。中国有望成为电动汽车增长的领跑者。有报告预测，电动汽车拥有量将从2015年的50万辆增长到2020年的500万辆。伴随着这一趋势的是，充电站和充电桩也将取得快速发展。充电桩类似于充电站，充电站将交流电转换为直流电以对车辆的电池充电。而充电桩只能是交流电转换为交流电，更关注的是诊断和监测。由于政府新的鼓励措施，这些系统的发展速度已经加快。

让我们了解一些关于充电系统的定义。充电站也称为电动汽车充电站、充电桩和充电点，是为电动汽车充电提供电能的基础设施的组成部分。在为电动车充电时有三个主要级别，在充电前了解这三个级别很重要：

•    一级充电指的是我们家里的标准110VAC插座。这是为电动汽车供电的基本交流到直流转换。但是，充电需要很长时间：例如，对于行驶里程为40英里的雪佛兰VOLT沃蓝达，需要5到6小时。但大多数车主晚上开始充电，然后上床睡觉，早上就能充满电。
•    二级是住宅和商业形式充电。对于住宅用途，二级交流充电站在240VAC和30A下进行传输，其级别类似于家用洗衣机/烘干机。这类充电站是为单户家庭建造的；即一个用户。在商业用途中，二级充电不仅以240V和30A进行传输，而且具有智能网络。利用智能网络，商业实体的所有者可以管理充电站并查看在充电站中有多少电动汽车正在充电的报告以及其他功能等。
•    三级是快速直流充电站，可在半小时内为电动汽车充满电。三级充电站没有交流电和直流电的转换。然而其目前的缺点是缺乏标准；没有标准插头。在美国和日本有两种互相竞争的标准。

那么充电桩在哪里起作用呢？

虽然三级快速充电主要是直流，但也有交流版本。与充电桩的共同之处在于较少的电源管理（转换）和更多的电量监测、诊断和通信，这些功能对于商业应用是不可或缺的。这使得为客户提供充电站的商业场所（如办公楼或餐馆）所有者能够为车辆快速充电，以更好地优化电费并对充电车主收取适当的费用。

最后，要注意这些系统被认为是工业解决方案。建造充电站和充电桩所需的组件并非必须是汽车级版本。汽车级解决方案需要更严格的资质，因此建造更耗时、更昂贵。

TI的新子系统参考设计采用C2000™MCU基于Vienna整流器的三相功率因数校正参考设计可进行大功率转换，并在设计中采用TI的C2000™微控制器和UCC21520隔离栅极驱动器等产品。

Vienna整流器是为大功率系统（如60kW及以上）开发的。该参考设计能够显示该整流器的值。大功率充电桩系统传输电能速度明显更快，通常为30至40分钟。该参考设计的效率目标为98％，栅极驱动器可以大大降低开关损耗。此外，C2000 MCU加速器可实现快速控制环路执行，而内置Sigma Delta解调器可实现精确的电流检测。

 
基于Vienna整流器的三相功率因数校正参考设计板

利用如三相PFC Vienna整流器参考设计等工具和资源，不仅可以增加充电站和充电桩的普及性，而且还能实现更高的效率和速度。