标签: 充电

电动汽车充电需求不断增长 - 随着全球电气化和脱碳趋势的持续发展，电动汽车（EV）的需求预计也将以10%的复合年增长率（CAGR）增长。到2025年底，预计将有近5000万辆电动汽车上路，这将迫切需要更多的充电桩和更快的电动汽车充电速度。本文将向您介绍电动汽车充电的类型和常见拓扑，以及Wolfspeed提供的相关解决方案。 随着道路上电动汽车数量的增加，对其充电所需的电力需求也在呈指数级增长。据估计，到2030年，这些车辆将需要约230太瓦时（TWh，1 太瓦时 = 10 亿千瓦时）的能量来为这些车辆充电，而目前的需求量为11太瓦时。为了满足如此多的汽车和随之而来的电力需求，将需要近3000万个充电机。虽然大多数充电机将安装在个人住宅中，但还需要安装超过120万个公共充电机，才能为行驶中的电动汽车提供服务。 电动汽车的累计充电机需求 家用充电机通常使用常见的、现成的交流电源。另一方面，公共充电机旨在提供快速可靠的充电体验，就像为传统内燃机（ICE）车辆加油一样。这意味着公共快速充电机需要具有足够的电力传输能力（高达600kW），以便在15分钟内为电动汽车充满电，而这只能通过直流充电来实现。 充电类型 交流充电是典型的家庭中采用常规电源进行充电，该电源以交流电（AC）的形式提供，因此得名。这种充电需要电动汽车中的车载充电机（OBC）将交流电转换为直流电，这是使用交流电为电池充电所必需的做法。 1级交流 这是最基本的充电机，从电网接收120-240Vac（13-16A）电源，然后通过充电电缆将其提供给电动汽车。它是最慢的充电机类型，但也是最便携的，几乎可以在任何地方插入充电，大多数型号的额定功率通常最多为1kW。 1级交流充电机 2级交流 2级交流充电机仍然使用现成的120-240Vac电源，主要区别在于它的额定电流更高（32-40A）。这些交流充电机通常永久连接到家庭和公共场所的桩上，它们的额定功率通常高达11-22 kW。 2级交流充电机 直流充电 要减少电动汽车的充电时间，唯一的方法是采用直流充电。直流充电机绕过电动汽车中的车载充电机，直接向电动汽车的电池供电。 2级直流充电／2+级／直流充电盒 对于20-25kW左右的功率级别，常见的解决方案将被称为“2级”直流充电机，尽管没有官方正式的命名说法，这些充电机还是可以在住宅和商业场所找到。 与交流充电相比，其最大的区别是有一个额外的内置电源模块转换器，可以执行从交流到直流的整流（例如“AFE”-有源前端）。然后，该直流电流通过充电电缆馈入汽车为电池充电。根据功率器件的选择，它还可以提供双向充电功能。 2级直流充电机 3级直流快速充电（DCFC）／快充／超级充电机 3级直流充电机通常又称为直流快速充电机（DCFC）或超级充电机，这种类型充电机的功率水平可以轻松地从50kW到高达1MW之间变化。这些充电机由20、30、50、60kW甚至更高的多个功率块组成，以获得所需的功率水平。根据容量的不同，这些快速充电机可以在20分钟内为典型的电动汽车电池充电。 3级直流快速充电机 充电标准 就像我们有不同的充电机级别来区分功率级别一样，充电机所使用的连接器也有不同的标准。 充电机的连接器类型 常见的AC-DC拓扑 11kW）： 图腾柱／功率因子校正（PFC） NPC / ANPC – 中性点接触PFC／有源中性点PFC AFE – 有源前端PFC 维也纳整流器 T型PFC 常见DC/DC功率拓扑 将交流电源转换为400V-800V的典型直流母线电压后，我们现在可以将其转换为电动汽车电池充电所需的电压。下面介绍的各种DC/DC拓扑可以帮助实现这一目标： DAB - 双有源桥 PSFB – 相移全桥 LLC转换器 CLLC转换器 结语 在不断发展的电动汽车充电领域，人们大力推动更高功率和更高密度的解决方案，以减少与典型内燃机汽车相比的充电停机时间，这仍然是一个普遍的瓶颈。这导致越来越多地采用创新的多级拓扑来满足这些电力需求，要求电池在不运行的高峰需求期间支持电网，并要求拓扑支持双向充电。 来源：arrow/ Wolfspeed

第14届中国国际储能大会暨展览会将于2024年3月11日~13日在杭州举行 ，本届大会以“共建储能生态链，共创储能新发展”为主题，搭建储能行业国际化交流与合作平台，探索储能领域新技术、新业态、新模式，推进储能产业上下游供应链深度合作，助力储能产业数字化智能化高质量发展。 飞凌嵌入式将携多款广泛应用于储能与电力行业的核心板、开发板和嵌入式控制单元产品亮相本次大会， 展位号D58 。飞凌嵌入式诚邀各位朋友莅临，共同点亮合作之光，共赴储能新未来！  2024年3月11日~13日 杭州国际博览中心 展位号D58 飞凌嵌入式与您不见不散

电动车在充电及运行时，电池的温度实时监测系统、超温预警系统以及PID电池温度控制系统 是确保电池安全的关键组成部分 。具体如下： 电池的温度实时监测系统 ：通过红外热像技术可以实时监控电池包的温度变化。这种技术可以在电池受到撞击或针刺试验时监测到撞击点的温度变化，并在温度异常时及时报警，从而保障工作人员和车辆的安全。 超温预警系统 ：这个系统能够在电池温度超过安全范围时发出警告。由于新能源汽车电池的最佳工作温度一般在0-40℃之间，一旦温度超过65℃，就会被视为不正常，需要立即采取措施以防止危险发生。车辆通常会配备相应的报警和提示系统来通知司机采取应对措施。 PID电池温度控制系统 ：PID（比例-积分-微分）控制器是一种控制算法，用于精确调节电池的温度。它通过实时计算偏差的比例、积分和微分，来调节冷却系统或其他温度调节设备的工作状态，以保持电池温度在理想范围内。 这些系统的集成使用能够有效预防电池过热导致的热失控现象，这种现象通常是由机械滥用、电滥用和热滥用引起的。热失控会引发内部短路，进而导致电池温度急剧上升，可能引发火灾或爆炸。因此，实时监测、预警和控制电池温度对于电动车的安全至关重要。

USB作为消费性电子产品应用最广泛的技术，自推出以来，其快速、方便、可靠的数据传输及充电的应用使其成为现代科技生活中不可或缺的一环。USB技术不断演进与升级，从最初的USB 1.0版至现在的USB 3.0和USB 3.1，甚至USB4标准，每一代USB技术的更新都为用户带来更快速、更高效的数据传输体验。而USB连接器也不断地演进，从最初的标准USB Type-A连接器，到后来的Micro-USB和Mini-USB，再到现今普遍使用的USB Type-C连接器，每一个阶段都代表着技术的进步和用户需求的变迁。 USB普及率相当高，因此许多人时常会听到USB发生各式各样的问题，最近iPhone 15上市并采用Type-C连接器，让充电过热或烧毁的话题再次引发广大的讨论。 充电过热的原因非常多种，从最底层的角度来探讨，连接器本身的设计及材质为根本的原因之一。 产品设计不良，导致重大损失！ 当连接器产设计不良时，就有可能导致产品或是线缆温度不断上升的问题。随着温度持续上升，轻则导致数据传输不稳或是无法持续对装置进行充电，重则装置损毁，连带赔上重要数据而无法恢复，更严重则可能引起失火而造成财损和人损的风险！，这些对消费者而言必定是无法接受的重大损失。 针对是否是连接器或是线缆所造成的温升影响，按照协会规范来制作且质量佳的T-Rise Board来进行连接器外壳或是线缆的温升量测，配合Power Supply以及Electronic Load，以协会的规范来判断连接器外壳或是Cable是否符合温升测试标准，避免上述潜在风险的发生。

随着越来越多的电动汽车进入到大众的视野，对电动汽车的充电技术要求也变得越来越高，在ISO 15118协议中表明，电动汽车可以使用智能充电的方式进行充电，可以大大提高充电效率。 ISO 15118 ISO 15118是一项国际标准，定义了电动汽车和充电桩之间的通信协议，这项标准包括了车辆与充电桩之间的通信、充电过程的安全性以及支付和结算等多方面内容。此项标准侧重于提高车辆和充电桩之间的通信交互，确保能够以最快，最高效，最安全的方式进行充电。此外，ISO 15118还定义了一种称为Plug and Charge（即插即用）的功能，它允许充电汽车在插入充电器时自动进行身份验证、交换数据和进行付款，以达到完全自动化充电。随着取代ISO 15118-2的ISO 15118-20的提出，电动汽车的充电方式迎来了巨大的变化。 IS0 15118-20出世 ISO 15118-20中，在网络协议和应用协议上做出了许多创新，这些创新包括能量传输模式、物理层和信息安全。 相较于ISO 15118-2来说，ISO 15118-20有以下几个方面的创新： 双向电力传输（BPT，又叫V2G） V2G是指将电动汽车连接到电网，使其能够做到双向传输能量，意味着电动汽车不仅可以从电网中获取电能充电，还可以将其储存的电能反馈到电网之中，这项技术有利于电网的平衡和稳定。 在CANoe 16.0及以后的版本中，增加了关于ISO 15118-20的Demo 测试工程，在这个工程中，通过CAPL的形式模拟了在V2G过程中EV和EVSE之间的所有通信，同时提供的.can、.XML文件可以帮助用户快速搭建测试环境，在这两个文件中，提供了V2G过程中模拟、仿真、发送数据的全部函数。如下所示 ： 在上述的示例中，通过CAPL脚本的方式，定义了DC充电回路中的放电状态，其中的信号可以通过CANoe软件中的Communication Setup模块中进行定义 。 同时为了实现对V2G功能的测试，Vector提供了大量的函数用于V2G测试，例如: （1）用于编码和解码V2G消息的函数： 在上述函数中，SchemaToUse有四种类型，分别为：0 = Undefined；1 = ISO20；2 = ISO20_DC；3 = ISO20_AC； 用于在V2G过程中进行故障注入的函数： 其中故障注入类型有以下几种：0 = ALL（所有故障注入类型）；1 = PreventTCPShutdown；2 = PreventTCPShutdownReaction； eanble有两种类型，分别为0 = eanble；1 = disable； 设置ISO20报文响应码的函数： 在这个函数中使用0~39定义了不同的响应码，如下表所示 除上述函数外， 在CANoe Help里提供大量有关V2G测试的函数，用户可以根据需求进行选用。 多路复用通讯功能（ Multiplexed Communication） 在电动汽车充电过程中，如果EV和EVSE重新商定充电计划，那么充电过程将会被中止，为了避免出现上述的情况，ISO 15118-20中提出 多路复用通讯 的概念。多路复用通讯即在通讯过程中除了使用EXI编码的V2GTP数据（范围从0x8001到0x80FF)之外，还可以通过使用其他V2GTP数据类型来实现EV和EVSE之间的数据交换，这些新类型的数据可以进行EV和EVSE之间的服务重新商定，比如将充电状态变为放电状态。 动态控制模式（Dynamic Mode） ISO 15118-20在ISO15118-2的基础上提出了一种用于辅助服务的新的控制模式——动态控制模式。动态控制模式下，控制全权交给充电桩，充电桩会响应电动汽车需要的充电功率，但不会做出功率预测，电动汽车必须完全遵守充电桩提供的相关参数，充电桩负责满足用户的需求。这种控制模式响应非常迅速，如果电动汽车需要电网进行快速响应，就可以采用动态控制模式来控制充电过程 。 总结 总的来说，ISO 15118-20标准的出台为智能充电技术的发展奠定了坚实的基础。它为电动车充电过程带来了更高的智能化和便捷性，为能源管理系统提供了更高效的能源利用方式。随着标准的推广和应用，我们有理由相信智能充电技术将在未来发挥更加重要的作用，推动电动车的普及和可持续发展。北汇信息紧跟新能源发展方向，结合多年测试经验，从客户的角度出发在实践中不断优化测试方案，同时作为Vector中国的合作伙伴，得益于Vector中国的大力支持，不断开发符合ISO 15118-20通讯协议的测试方案，为中国电动车行业的发展增砖添瓦。