交流充电桩内部供电的一站式解决方案

摘要 
  交流充电桩，顾名思义即为给电动汽车提供交流电，可选择定电量、定时间、定金额、自动（充满为止）等多种模式，其工作电压220VAC或者380VC。普通纯电动轿车用交流充电桩充满电能需要4-5个小时。交流充电桩价格低廉，主要安装在停车场，对电池的充电主要是依靠车载充电机完成。随着行业发展不断深入，竞争日渐白热化，各大供应商开始寻求高性价比的充电桩系统解决方案。在这种背景下，本文为交流充电桩提供了一种优质、高性价比的电源转换器解决方案，一个电源模块便可满足交流桩内所有的供电需求。
关键字： 电动汽车，交流充电桩，电源转换器
1. 行业概况
   随着技术进步、政策扶持以及企业投入增加，我国新能源汽车行业近年迎来了跨越式发展，产量逐年上涨，到2016年新能源汽车产量达51.7万辆，同比增长36.8%，预计2020年累计产销量超过500万辆。
   为了满足电动车的充电需求，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。其中交流充电桩的数量远远大于直流桩，市场需求旺盛。












                 图1 单枪、双枪和四枪交流充电桩

2. 系组成及主要功能
    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》，基本构成如图2所示。交流充电桩主要是为车载充电机供电，再由车载充电机给动力电池充电。交流充电桩提供人机交互界面供用户选择充电模式，如键盘、显示屏、指示灯等。

                  图2  充电桩基本构成框图

   交流充电桩的控制系统，通过AC/DC转换器获得DC供电，即电源转换器是充电桩的一个零件。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：

   环境温度：-20 ℃～+50 ℃（室外型），-5 ℃～+50 ℃（室内型）。
   相对湿度：5 %～95 %。
   海拔高度：≤2000 m。
   防潮湿、防霉变、防盐雾
   静电放电抗扰度 GB／T 17626.2—2006 等级3
   射频电磁场辐射抗扰度 GB／T 17626.3—2006 等级3
   电快速瞬变脉冲群抗扰度GB／T 17626.4—2008 等级3
   浪涌(冲击)抗扰度 GB/T 17626.5—2008 等级3
   传导骚扰 CISPR 32 CLASS A
   辐射骚扰 CISPR 32 CLASS A
   在控制系统的供电电压及功率方面，业内方案多样。经过对典型系统结构的总结及供电需求的提炼，金升阳提出交流充电桩内部供电的一站式电源解决方案，如下文所示。
3. 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、±12V三种供电，根据零件的选型不同，5V和﹢12V供电的功率也有差异。如LCD屏幕的供电有5V和12V两种，LCD选型不同，每路电源的功率分布也随之变化。尤其是使用到GPRS无线通讯的充电桩，GPRS模块全功率发射时，瞬态电流可达2~3A，而稳态工作电流仅有数百mA。此类应用中，5V供电电源的功率需要额外考虑。


                    图3  交流充电桩控制系统供电方式

   综合考虑各种供电方案，金升阳推出专为充电桩行业设计的20W、30W AC/DC电源模块LO20-10C0512-01、LO30-10C0512-12。该电源解决方案优势如下：
   1）三路稳压输出（5V、±12V），电压精度均≤±5%。交流充电桩与车载充电机通信的CP信号是频率为1KHz、幅度为±12V的PWM信号，依据GBT18487.1-2015，电压精度要求为±5%，即11.4V~12.6V。一般多路输出AC/DC电源模块，仅有主路（瓦数较大的）电压精度能达到±5%以内，而LO30/LO20的三路输出都是稳压，电压精度均在±5%以内，是专为交流充电桩而设计的AC/DC电源模块。
   2）供电能力强。LO30输出的5V供电能力高达3A，无论选择12V还是5V的屏幕以及是否有无线通讯模块，都能够满足供电要求；LO20       输出的5V能提供0.5A电流，可满足无GPRS模块、12V LCD屏幕的交流桩方案。
   3）EMC性能好。LO30为引线式封装，内部集成了EMC电路，客户可直接接入电网，不必再额外设计防护。

其特点有：


    充电桩专用AC/DC转换器
    5V、±12V三路稳压输出
    开板式、高性价比
    交直流输入两用、安全隔离
    输出过压、过流保护齐全
    完全符合充电桩EMC等级要求
    接线式安装或PCB通孔安装






4. 应用总结
   新能源汽车与充电桩是国家战略产业，需求稳固增长，同时行业经过数年调控与发展，逐渐由政策导向转变为市场导向，厂商之间的竞争变得更加激烈，尤其是交流充电桩往往直接面向普通车主，高性价比的解决方案是胜出的首要条件。金升阳长期提供优质电源解决方案，在充电桩领域将以往解决方案不断优化，最终推出LO30/LO20系列AC/DC电源模块，正是为了帮助广大用户提升交流充电桩的性价比，以适应当前的市场环境。
参考文献：
GBT18487.1-2015电动汽车传导充电系统 第1部分 通用要求
NBT 33002-2013 电动汽车交流充电桩技术条件
电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)