Ištraukite kištuką! Paverskite belaidį elektromobilių įkrovimą realybe dabar!
Unikalūs komponentai užtikrina saugumą, efektyvumą ir patikimumą.
Įsivaizduokite EV įkrovimo patirtį, kuri yra tokia pat sklandi ir intuityvi, kaip ir automobilio pastatymas – tiesiog „pastovėkite, įkraukite ir važiuokite“. Galutiniam vartotojui apeliacija aišku:
- Daugiau jokių sunkių kabelių
- Jokio blaškymosi su jungtimis
- Jokio potencialiai nešvarios ar pažeistos įkrovimo įrangos poveikio
Elektromobilių savininkai įsivaizduoja, kaip įsėsti į savo garažą, tam skirtą stovėjimo vietą ar viešą įkrovimo stotelę ir be vargo įkrauna savo transporto priemonę nepalikdami vairuotojo sėdynės. Dėl šio patogumo kasdienis įkrovimas tampa patogesnis naudotojui ir padidina saugumą, nes visiškai pašalinamos fizinės jungtys.
Belaidžių EV įkrovimo sistemų kūrėjams labai svarbu suprasti šią į vartotoją orientuotą viziją. Teikdami efektyvų, patikimą ir greitą belaidį įkrovimą, dizaineriai gali atskleisti žaidimą keičiančią naudą, kuri suderina EV vairuotojų lengvumą, patogumą ir ramybę.
Nors dabartiniai belaidžiai EV įkrovikliai gali tiekti iki 20 kW, kad būtų galima įkrauti baterijas per keturias–šešias valandas, būsimi belaidžiai įkrovikliai pateiks 100 kW ir galės 50 procentų padidinti akumuliatoriaus įkrovimo būseną per mažiau nei 20 minučių.1
Belaidžio įkrovimo stotelės turi būti greitos, saugios, veiksmingos ir patikimos, kad būtų paspartintos.
Šiame straipsnyje nagrinėjami techniniai aspektai ir novatoriški metodai, kurių reikia norint pasiekti šią patirtį, užtikrinant, kad belaidžio įkrovimo sprendimai atitiktų našumą ir vartotojų lūkesčius nuolat besikeičiančiame EV. Jame pateikiami keturi komponentai, atitinkantys esminius poreikius kuriant konstrukcijas, užtikrinančias įkroviklio grandinės apsaugą, saugos stebėjimą ir greitą bei efektyvų energijos tiekimą.
Belaidžio įkroviklio aprašymas
Belaidis įkroviklis yra kintamosios srovės ir kintamosios srovės keitiklis, kuris 50/60 Hz maitinimą paverčia maitinimu 130 kHz dažnių diapazone. Rezonansinis dažnis priklauso nuo topologijos ir galios puslaidininkių technologijos (Si/SiC/GaN). Galios tiekimas gali būti iki 20 kW. 1 paveiksle pavaizduotas belaidis įkroviklis ir jo apkrova, EV. Taip pat apibrėžiami pagrindiniai įkroviklio ir transporto priemonės maitinimo ir valdymo grandinių blokai.
Saugos ir patikimumo aspektai apima apsaugą nuo viršsrovių, apsaugą nuo viršįtampių, perkaitimo ir įžeminimo srovės stebėjimą. Norint optimizuoti efektyvumą, reikia projektuoti naudojant mažo galios nuostolių komponentus. 2 paveiksle pavaizduoti komponentai, kurie užtikrina grandinės apsaugą ir didelį efektyvumą tipiško belaidžio įkroviklio konstrukcijos grandinėms. Jutiklių tiekimo temperatūros stebėjimas ir gaubto prieigos apsauga.
3 ir 4 paveiksluose pavaizduotas belaidžio įkroviklio pavyzdys išsamesnėje blokinėje diagramoje. Šalia esančioje 3 paveikslo lentelėje išvardyti komponentai, apsaugantys įkroviklį nuo elektros pavojų. 4 paveiksle pirmiausia pavaizduoti komponentai, užtikrinantys efektyvumą ir kritinį jutimą.
Grandinės apsaugos ir saugos komponentai
Įvesties apsaugos grandinėje yra pagrindiniai apsaugos nuo viršsrovių ir perkaitimo komponentai. Rekomenduojami komponentai apima didelės srovės saugiklį, skirtą maitinimo grandinei, ir greitai veikiantį saugiklį, apsaugantį mažos galios papildomą maitinimo šaltinį ir valdymo grandinę. Metalo oksido varistorius (MOV), nuosekliai sujungtas su dujų išlydžio vamzdžiu, sugeria pereinamuosius viršįtampius. Viršįtampio pereinamieji įvykiai atsiranda dėl žaibo, kuris gali sukelti įtampos padidėjimą kintamosios srovės įvesties linijose. Be to, įjungiamos ir išjungiamos elektros apkrovos gali sukelti kintamosios srovės linijos įtampos šuolių.
Specialus komponentas, galintis užfiksuoti pereinamosios įtampos dalis, praėjusias per MOV ir dujų išlydžio vamzdį, yra pereinamojo laikotarpio įtampos slopintuvo (TVS) diodas. TVS diodai turi mažesnę užspaudimo įtampą ir veikia daug greičiau nei MOV įrenginiai. Specialūs diodai gali užtikrinti tolesnės grandinės apsaugą. Jie gali sugerti vieno kA impulsą ir reaguoti į trumpalaikį veiksmą per vieną nanosekundę. TVS diodai gali apsaugoti nuo elektrostatinės iškrovos (ESD) per orą iki 15 kV ir nuo tiesioginio kontakto iškrovų iki 8 kV. Galimi dvikrypčiai modeliai ir modeliai, kurių dydis mažesnis nei viena dešimtoji tradicinių diskrečių sprendimų. TVS diodai gali turėti ašinį švino arba paviršiaus montavimo formos faktorius. 5 paveiksle parodytas TVS diodas ir jo funkcinė schema, naudojant AK1-Y serijos TVS diodas iš Littelfuse kaip pavyzdys. Šis komponentas pašalins reikiamą apsaugą nuo ESD ir kitų pereinamųjų veiksnių, kad būtų išvengta belaidžio įkroviklio puslaidininkinės grandinės pažeidimo.
Naudojant tokias sistemas kaip belaidžiai EV įkrovikliai, įžeminimo srovių stebėjimas yra būtinas personalo apsaugai. Apsaugos nuo įžeminimo grandinė atlieka įžeminimo srovės stebėjimo funkciją. „Littelfuse“ šiai grandinei siūlo naujus liekamosios srovės monitorius, aptinkančius tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės įžeminimo sroves. Naujoji serija, RCMP20 liekamosios srovės monitorių serija už 2 režimas ir 3 režimas belaidžio įkrovimo stočių, siūlo didžiausią srovės transformatoriaus angą, kad palaikytų didesnes kintamosios srovės įkrovimo sroves. Liekamosios srovės monitorių jautrios, tipiškos išjungimo slenksčiai yra 4,5 mA DC ir 22 mA AC. Be to, monitoriuose naudojami didesnio skerspjūvio ploto integruoti laidininkai, siekiant užtikrinti geresnį šilumos valdymą ir sumažinti spausdintinės plokštės (PCB) temperatūros kilimą. Rezultatas yra kompaktiškesnis ir patikimesnis dizainas, kuris nekeičia našumo. Be to, monitoriai turi didelį atsparumą elektromagnetiniams trukdžiams (EMI), o tai pagerina įkroviklio grandinės patikimumą ir sumažina klaidingų grandinės išjungimų skaičių. Monitorius galima montuoti horizontaliai arba vertikaliai, kad dizaineriai galėtų lanksčiai optimizuoti erdvės išnaudojimą. 6 paveiksle rodomi liekamosios srovės monitoriaus serijos modeliai. (Žiūrėkite vaizdo įrašą.)
Komponentai, skirti maksimaliai padidinti efektyvumą ir patikimumą
Sistemos, pvz., belaidžio įkrovimo sistemos, sunaudoja daug energijos. Efektyvaus dizaino optimizavimas sumažina energijos suvartojimą ir komunalines paslaugas bei sumažina šilumos kaupimąsi. Sumažėjusi generuojama šiluma sumažina vidinės temperatūros kilimą sistemoje ir padidina sistemos patikimumą. Dviejų komponentų naudojimas energijos tiekimo grandinėje gali padėti padidinti efektyvumą ir didesnį patikimumą. Du komponentai yra vartų tvarkyklės ir SiC MOSFET.
Vartų tvarkyklės valdo „Power SiC“ MOSFET ir IGBT „Bridgeless“, „Vienna“ arba „Boost Rectifier“ ir „Full Bridge“, rezonansinio aukšto dažnio keitiklio grandinėse. Vairuotojai turi atskirus 9 A šaltinio ir kriauklės išėjimus, kurie įgalina programuojamą įjungimo ir išjungimo laiką, tuo pačiu sumažinant perjungimo nuostolius. Vidinis neigiamo krūvio reguliatorius suteikia pasirenkamą neigiamą vartų pavaros poslinkį, kad būtų pagerintas dV/dt atsparumas ir greitesnis išjungimas. Vartų tvarkyklės sumažina perjungimo laiką, nes įjungimo ir išjungimo sklidimo delsos laikas paprastai yra 70 ir 65 nanosekundės. Tipinė kilimo ir kritimo laiko išvesties vertė yra dešimt nanosekundžių.
Siekiant užtikrinti patikimą veikimą, vartų tvarkyklės turi desaturacijos aptikimo grandinę, kuri nustato SiC MOSFET viršsrovę ir inicijuoja švelnų išjungimą. Ši grandinė apsaugo nuo potencialiai žalingo dV/dt įvykio. Papildomos apsaugos funkcijos apima UVLO aptikimą ir terminį išjungimą. 7 paveiksle parodytaLittelfuse IX4352NE SiC MOSFET ir IGBT tvarkyklės ICdidelės spartos vartų tvarkyklė su funkcijomis, užtikrinančiomis patikimą SiC MOSFET valdymą.
Didelės galios SiC MOSFET valdo energijos perdavimo rites. Pusinio tilto paketų nutekėjimo šaltinio įtampa yra 1200 V, o išleidimo srovė iki 19,5 A. Kartu tiekdami didelę galią, MOSFET sumažina energijos suvartojimą įjungus įprastą RDS (ĮJUNGTA) maža 160 mΩ. SiC MOSFET turi mažus perjungimo galios nuostolius dėl tipiško mažo vartų įkrovimo, trumpo įjungimo ir išjungimo delsos laiko bei srovės kilimo ir kritimo laiko.
DCB pagrindu sukurta izoliuota pakuotė pagerina šiluminę varžą ir galios valdymą. Pažangi viršutinė aušinimo pakuotė supaprastina šilumos valdymą. The Littelfuse pustiltas SiC MOSFET MCL10P1200LB serija8 paveiksle parodytas, užtikrina didelį efektyvumą su pažangia pakuote, kad sumažintų komponentų skaičių ir optimizuotų, kad būtų užtikrintas didelis patikimumas.
Bendradarbiaukite su ekspertais, kad gautumėte patikimą belaidžio įkrovimo sprendimą
Apsauga nuo elektros pavojų, pvz., viršsrovių, viršįtampių, ESD ir per didelės temperatūros, yra labai svarbi norint užtikrinti patikimą veikimą. Keturi rekomenduojami komponentai, aprašyti ankstesnėse pastraipose, leidžia dizaineriams sukurti tvirtas, saugias ir patikimas belaides EV įkrovimo stotis.
Siekdami sukurti tvirtą ir veiksmingą gaminį, dizaineriai turėtų apsvarstyti galimybę pasitelkti komponentų gamintojų taikomųjų programų inžinierius, kad sutaupytų projektavimo laiką ir atitikimo išlaidas. Programų inžinieriai gali padėti:
- Ekonomiškai efektyvių apsaugos, jutiklių ir didelio efektyvumo komponentų pasirinkimas
- Galiojančių saugos standartų išmanymas
- „Littelfuse“ gali atlikti išankstinį atitikties testavimą, kad išvengtų atitikties bandymo nesėkmių ir sutaupytų projekto vėlavimų bei papildomų išlaidų atliekant kelis atitikties bandymo ciklus.
Bendradarbiavimas su komponentų gamintojo taikomųjų programų inžinieriais ir naudojant rekomenduojamus komponentus padės sukurti tvirtus, patikimus ir efektyvius belaidžio EV įkrovimo sprendimus.
Norėdami sužinoti daugiau apie grandinės apsaugą, jutimą ir galios valdymo sprendimus, skirtus belaidžio EV įkrovimo projektavimui, atsisiųskite vadovą, Supercharged sprendimai elektromobilių įkrovimo stotelėms, „Littelfuse, Inc.“ sutikimu.
Susisiekite su „Littelfuse“, kad gautumėte daugiau informacijos, kaip padaryti belaidžio įkrovimo sistemos dizainą saugų, efektyvų ir patikimą.
Nuorodos:
1L. Blainas. Greičiausias pasaulyje belaidis EV įkroviklis atrakina 100 kW automobilių stovėjimo vietas. Naujas atlasas. 2024 m. kovo 18 d.
