車載動力電池組的充電系統(tǒng)是純電動汽車(BEV)和插電式混合動力汽車(PHEV)不可缺少的子系統(tǒng)之一。充電系統(tǒng)將來自電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換為電動車車載電池所需的電能,主要由兩個主要部分組成:外部的電動汽車供電設(shè)備,也就是充電樁,以及車載充電器。充電樁根據(jù)提供的輸出電流類型,則能進一步分為交流充電樁與直流充電樁。
交流充電樁將來自電網(wǎng)的交流電,透過充電電纜,傳輸至電動車的車載充電器,再由車載充電器將交流電轉(zhuǎn)換為能為動力電池組充電的直流電。然而,由于車載充電器安裝載在電動汽車上,尺寸與重量皆受到限制,因此僅能提供最高22kW的充電功率,使得交流充電速度較慢。
另一方面,直流充電樁透過其內(nèi)建的交直流轉(zhuǎn)換器,將來自電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電,將直流電直接提供給車載電池。由于交直流轉(zhuǎn)換在充電樁內(nèi)完成,直流充電樁能夠為車載電池提供數(shù)十至數(shù)百千瓦(kW)的大功率快速充電,大幅縮短充電時間。直流快速充電樁需要進行交流電與直流電的轉(zhuǎn)換,因此其技術(shù)復(fù)雜度和成本均高于交流充電樁。
在充電過程中,無論是交流慢充還是直流快充,瞬態(tài)過電壓、浪涌電流、過熱等電氣威脅,都可能對電動車供電設(shè)備、電動汽車或用戶造成傷害。因此,電動車供電設(shè)備需要可靠的過電壓保護、過電流保護、過溫度保護方案。興勤提供以下電路保護方案,確保電動車供電設(shè)備的運作安全與長期可靠性。
壓敏電阻 | 氣體放電管 | 陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻 | NTC溫度傳感器 |
過電壓保護
由于大多數(shù)的交流充電樁與直流充電樁皆依賴電網(wǎng)的交流電供電,電網(wǎng)的饋線有遭受雷擊突波的可能,而且充電樁有可能處于惡劣的戶外環(huán)境中,或是位于可能引起瞬態(tài)感應(yīng)電壓的具重型工業(yè)馬達設(shè)施附近。因此,充電樁需要能夠承受高能量瞬變電壓的浪涌保護方案。興勤提供以下兩種防雷方案:針對放置在戶外的直流快速充電樁,建議使用防雷型壓敏電阻TVA25(25mm)系列進行雷擊防護。而對于放置在室內(nèi)的直流或交流充電樁,則建議采用尺寸為Ф14mm或Ф20mm的插件型壓敏電阻TVR系列或TVT系列,結(jié)合氣體放電管,提供線路前級的防雷保護。
壓敏電阻
● TVA系列是專為吸收雷擊產(chǎn)生的高浪涌能量而設(shè)計的壓敏電阻。此系列產(chǎn)品有多種產(chǎn)品形式和尺寸,并提供廣泛的高抑制浪涌電流能力。
● TVT系列則是帶有熱耦合熔斷器的熱保護型壓敏電阻。當(dāng)頻繁的過電壓使得壓敏電阻產(chǎn)生過熱情況時,熱保護型壓敏電阻的熱熔斷器就會將壓敏電阻與電路斷開,防止電路板上其他組件或壓敏電阻損壞。TVT系列提供2引腳或3引腳類型,其中第三個引腳具備了監(jiān)控作用,能為被保護的設(shè)備提高可靠性。
● TVR系列為興勤的標(biāo)準(zhǔn)插件型壓敏電阻,提供寬廣的電壓范圍與高抑制浪涌電流能力。
氣體放電管
氣體放電管具有高絕緣電阻、極低的電容,以及能處理高突波電流能力的特點,因此,非常適合保護交流線路不受瞬變電壓的危害。興勤的氣體放電管提供多種表面貼裝型與引線封裝型,具有寬廣的直流擊穿電壓范圍,可以滿足各種應(yīng)用的需求。其中,二極管型氣體放電管通常被用于線對地或線對線保護。
過電流保護
陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻--浪涌抑制
當(dāng)充電樁開機時,會產(chǎn)生高峰值的浪涌電流,可能對半導(dǎo)體或其他組件造成損害。興勤建議采用陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻,來限制浪涌電流。陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻是一種以半導(dǎo)體陶瓷為設(shè)計材料的熱敏感電阻,在室溫下具有相對較低的電阻值,但是當(dāng)電流通過正溫度系數(shù)熱敏電阻并產(chǎn)生熱能,在溫度增高至特定轉(zhuǎn)換溫度點時,其電阻會顯著上升。這種獨特的特性使得正溫度系數(shù)熱敏電阻成為過電流保護的理想解決方案。興勤提供PPL和PSB系列陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻,幫助抑制浪涌電流,并提供堅實的保護。
陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻--電容放電應(yīng)用
除了防止過電流對電路造成危害,陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻還可應(yīng)用于直流充電樁中的高壓電容放電。由于電容中儲存的高壓能量即使在電源斷開后仍可能引起電擊,因此電路設(shè)計人員需要在電路中設(shè)計適當(dāng)?shù)姆烹姍C制。使用陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻幫助電容放電,是安全、有效且可靠的選擇。陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻由于陶瓷本身的材料特性,能夠承受高壓并吸收多余的能量。與使用固定電阻作為放電電阻相比,陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻具有更高的耐壓能力,所需使用的產(chǎn)品數(shù)量比固定電阻少,能夠顯著節(jié)省電路板空間,同時降低整體成本。興勤提供不同阻值與耐壓等級的陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻,供客戶選用。
過溫度保護
由于直流充電樁涉及交流電與直流電的轉(zhuǎn)換,電源模塊中使用較多的功率半導(dǎo)體組件如MOSFET、IGBT。這些功率半導(dǎo)體組件在運作過程中會產(chǎn)生熱能,因此,在其運作期間,需要溫度傳感器監(jiān)測其溫度,以防止結(jié)溫過高。采用NTC溫度傳感器監(jiān)測半導(dǎo)體器件的溫度,能幫助確保這些敏感、高價的半導(dǎo)體電子組件最佳運作溫度。
興勤提供多種結(jié)構(gòu)的NTC溫度傳感器,能滿足不同設(shè)計需求。NTSE系列為水滴頭帶線型的溫度傳感器,特色為結(jié)構(gòu)簡單、頭部尺寸小、通用性高。NTSA系列是電工端子結(jié)構(gòu)型溫度傳感器,能以螺絲快速安裝,有多種螺孔尺寸(M2.5至M10)可以選擇。表面貼裝型的TSM系列尺寸小、反應(yīng)快速,適用于自動化生產(chǎn)產(chǎn)線,幫助客戶提高生產(chǎn)效率。
靜電保護器 LCP系列 | 靜電保護器 ESD TVS |
設(shè)置于商場、辦公建筑、公路休息區(qū)的公共交流充電樁或直流充電樁,通常具有通訊、觸控與顯示功能的人機界面,而這些接口可能受到靜電放電ESD (Electrostatic Discharge)的威脅,用戶觸碰觸控屏幕而產(chǎn)生的靜電突波,可能對IC電路造成損害。因此,這些接口電路需要結(jié)合強大的ESD靜電抑制方案。LCP系列和ESD TVS是理想的ESD保護器件,具有低電容和反應(yīng)快速的特性,能夠在不增加電容的型況下抑制快速上升的ESD瞬變電壓,有助于保持訊號完整性。
無論是以交流慢充或是直流快充為電動車充電,都需要電力傳輸連接器。充電槍的電力傳輸接口,特別是連接直流快速充電站,提供大功率充電的直流充電槍,在充電過程會產(chǎn)生高溫,因此,為確保充電過程的安全,在充電過程中需要結(jié)合溫度傳感器,監(jiān)測充電槍與車輛連接的電力傳輸接點溫度。若溫度傳感器偵測到電力傳輸接點發(fā)生過熱情況,充電站的充電控制器,將停止充電過程或是降低充電功率,保護使用者安全與防止充電設(shè)備損壞。
興勤提供多種精準(zhǔn)的NTC熱敏電阻與白金電阻溫度傳感器,適合與充電槍電力傳輸點結(jié)合,以滿足各類型交流慢充與直流快充充電槍的設(shè)計需求。此外,針對高壓應(yīng)用的直流充電槍,興勤能提供高耐壓(>3500VAC)的溫度傳感器,確保充電過程的穩(wěn)定性和可靠性。NTC溫度傳感器包括環(huán)氧樹脂涂裝型的NTSE系列與電工端子型的NTSA系列。白金(Pt)電阻溫度傳感器帶有正溫度系數(shù)電阻的特性,在惡劣環(huán)境下具有出色的精度與穩(wěn)定性。興勤提供多種外殼材質(zhì)的白金溫度傳感器,將Pt1000芯片封裝于金屬殼、塑料殼、雙層熱縮套管,以配合不同充電槍接口的測溫需求。
興勤在保護電子組件深耕40多年,擁有多年客制溫度傳感器經(jīng)驗,具備先進制程、材料開發(fā)與完整驗證的優(yōu)勢。興勤憑借豐富的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗,提供客戶完整的服務(wù)和可靠的產(chǎn)品,協(xié)助客戶在充電樁和充電槍上的完整保護設(shè)計。
客戶可根據(jù)應(yīng)用需求客制充電樁溫度傳感器尺寸、連接器,以及電性參數(shù)如R/T特性、阻值 (resistance ratings)與阻值公差 (resistance tolerance)。如果您需要樣品或詢問相關(guān)事宜,歡迎與興勤業(yè)務(wù)人員及合格經(jīng)銷商聯(lián)系。