EVSE是电动出行更为杂乱的根底架构的一部分,将来会刺进智能配电网络(即智能电网)中,以完成“刺进”设备(实践上包含EV和PHEV)的充电。现在,电动出行和WBG器材现已找到了一种彼此符合的方法。一方面,EV和EVSE需求具有高功率密度、高性能和小尺度的新式功率器材。另一方面,WBG也正在寻求适宜的关键大规模浸透商场。一个杂乱的体系规划有必要一直考虑多种要素的束缚,如技能、工艺、环境以及法规。除此之外,现在还有一个不容忽视的要素,即对环境的注重。因而,新式技能都在寻求满意这一要求的解决方案,致力于进步动力功率、削减动力糟蹋和进步体系良率。
电动出行
交通出行越来越多地触及精心方案,旨在削减二氧化碳排放并削减对环境的影响。其施行触及电动马达范畴,并因而触及到电力电子。经过混合动力轿车(HEV)、插电式混合动力轿车(PHEV)和全电动车(EV)等方法,电动出行(E-Mobility)施行可持续开展的交通解决方案已有多年了。这些车辆现已成为工程学的创作,车辆中的电子(数字和电源)、机械和IT部分一起协作,最大程度地削减了未焚烧气体的排放,使HEV和PHEV车辆的两个发动机坚持同步,并经过正确办理EV中蓄电池的充放电优化了能耗。
现在的制作商简直都能习惯电动国际的出产,乃至奥迪、梅赛德斯-奔跑或宝马这些历史悠久的轿车厂商(首要依赖于汽油和柴油发动机)也已将其第一批高性能电动轿车投放商场。商场自身也开端显露出改变的开始痕迹:这一趋势正在持续增长,用于公共交通和产品运送的电动轿车数量已到达约600万辆,到2030年,估计将到达1.6亿辆。迄今为止,我国仍是这个商场的首要驱动力,约占整个电动轿车商场总量的三分之一。在立法层面,欧洲和美国现已揭露表示出削减温室气体排放的志愿,这将有益于新式电动、混合动力轿车以及可再生动力交通的开展。
广告
电动出行中的电力电子
电力牵引触及多种电子设备。在高科技交通方法中,立异的安全设备至关重要:多种智能传感器能够检测和处理障碍物相关数据、坚持预设速度并与前方车辆坚持稳定间隔(ACC –自习惯巡航操控)、在超车时检测死角、坚持在车道内(LKAS –车道坚持辅佐体系),或在必要时主动制动刹车(BAS –制动辅佐体系)。
而驱动方面,车载功率设备中的电源逆变器和BMS(电池办理体系)发挥着较为重要的效果,规划师和工程师正在不断研讨以改善。BMS有必要能够办理大功率,准确操控电池组的温度和电流,一起要操控好再生性制动器的充电。要完善整个规划结构还需求一种非板载设备,即EVSE(电动车充电设备)或充电模块,它能够将电网中的电力传输给车辆。
EVSE和智能充电
EVSE是更为杂乱的根底架构的一部分,将来会刺进智能配电网络(即智能电网)中,以完成“刺进”设备(实践上包含EV和PHEV)的充电。EVSE首要包含:带通讯接口的微处理器;以及功率单元(发生车辆充电所需的能量)。为完成更大的行进自主性,电动车需求容量更大的蓄电池,而EVSE有必要确保可接受的充电时间。
这就导致了更高的电源供给需求,然后要求规划和制作可办理极高电流的充电设备,这会触及许多问题,如满意的散热、专门用于连接器的绝缘材料、导电率极高的电缆等。咱们这儿议论的电流规模从家用EVSE的16安培,到125安培的体系,乃至还有能够供给高达350安直流电的先进充电站。
从车辆到电网
直到十年曾经,大多数充电站还不是智能充电型的,由于那时的充电操控协议依据模仿电路,相对于多样性的运用类型还不能灵敏应对。跟着时间的推移,EVSE的需求变得越来越杂乱,以至于人们决议将实践的充电模块与数字操控模块(供电设备通讯操控器或SECC)结合起来,然后完成多种功用并满意电动轿车制作商的需求,以创立一个真实的派生服务生态体系。
履行该项使命的规范和协议集被称为V2G(车辆到电网),并在ISO15118(及其衍生版别)中进行了阐明,它界说了操控音讯以及所传输电能的双向通讯。实践上,从这个意义上讲,电力能够从网络传输到车辆,反之亦然,也能够从EV传输到网络。
这样能够优化电池组中积存的电荷,还能够从头运用蓄电池中的能量并将其反应回网络中。车辆的90%时间都处于停放状况,这意味着这时轿车积存的电能未被运用。V2G提出的设想是运用这些累积的电能来应对动力需求的顶峰。此外,V2G还能够与风能或光伏体系等可再生和非接连能量转换点杰出集成,假如某个特定时间体系能量缺乏时,网络能够自主决议运用电动车电池来缓冲任何能量需求,而在能量过剩的情况下,额定的能量能够用来为车辆充电。
V2G协议的音讯传递还供给许多其它服务,包含主动车辆辨认、连接到电网的用户授权,以及依据运用时段和所需充电功率的不同而差异收费的费率规矩。EV和EVSE之间的物理通讯通道能够为有线(电力线通讯)或无线(WLAN)。
适于智能充电的宽禁带器材
毫无疑问,工程师们所面对的应战之一是EVSE所运用的功率器材。它对电流的需求过高,传统功率器材尽管能够支撑,但可能会呈现一些额定的问题,导致设备本钱添加,然后下降产品的可扩展性和遍及。例如,大功率导致的散热问题需求专门规划适宜尺度的散热器,这使得体系本钱更高、设备粗笨且体积巨大。从这一方面来看,技能现已先行一步,WBG(宽禁带)器材便是可行的解决方案之一。
例如,英飞凌公司的新式CoolSiC系列产品,经过运用肖特基二极管、SiC MOSFET和SiC模块等一系列器材,能够支撑高达1200 V和200 A的高功率,这一切都是专为轿车运用而规划的。罗姆半导体也具有自己的超高功率WBG器材产品线,例如其MOSFET模块具有100kHz以上的开关频率。
不远的将来
电动出行和WBG器材现已找到了一种彼此符合的方法。一方面,EV和EVSE需求具有高功率密度、高性能和小尺度的新式功率器材。另一方面,WBG也正在寻求适宜的关键大规模浸透商场。