解決電動車充電基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計挑戰(zhàn)

隨著越來越多的電動車（EV）開上高速公路，充電基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計生產(chǎn)需要大幅向前加速邁進，這為充電基礎(chǔ)設(shè)施的原始設(shè)備制造商（OEM）帶來了重大機遇。然后，對于電動車充電來說，并非一種規(guī)格適用于所有情況。充電站設(shè)計師必須考慮充電站是用于直流充電還是交流充電（即，是否需要將輸送到充電站的交流電轉(zhuǎn)換為直流電），以及充電站是家用還是商用。此外，還必須考慮不同的使用地點所需的接口類型以及監(jiān)控和通信能力。本篇博文介紹了其中的幾項功能，并展示了 Microchip 的綜合性系統(tǒng)解決方案（融合了豐富的軟硬件和先進材料）如何幫助OEM 快速解決在設(shè)計實用、可靠的充電站時面臨的挑戰(zhàn)。

家用充電站

一級交流家用充電站（通常稱作電動車供電設(shè)備（EVSE））的工作電源電壓為 120V（美國）或 240V（歐洲和中國），電流消耗最高為 15A。由于電壓和電流均較低，最大功率不到 2kW，因此充電時間會比較長。一級充電站的主要優(yōu)點是可以直接使用家用插座進行供電，而且價格便宜。

二級交流家用充電站的工作電源電壓為 208V 至 240V，專用電路的電流消耗最高為 80A（但通常為 32A），對應(yīng)的額定功率為 7 kW。二級充電站的主要優(yōu)點是縮短了充電時間，一夜之間就可以將電動車的電池電量充滿至 100%。

商用充電站

商用或公用交流充電站與二級家用充電站類似，但支持更高的充電電流（最高 50A）。此外，還支持 RFID 卡和信用卡等支付方式，以及 ISO15118 即插即用標(biāo)準(zhǔn)等其他選項。交流商用充電站通常采用開放充電點協(xié)議（OCPP）實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理功能。此外，還可能集成大尺寸的觸摸屏來顯示支付選項、計量數(shù)據(jù)和充電站相關(guān)信息。

直流快速充電站

三級直流快速充電站繞過了電動車上的充電器，直接使用電池管理系統(tǒng)對電池進行充電。這種方法使得充電速率顯著提升，這類充電站的輸出功率通常在 50 kW 到 350 kW 之間。常見的輸出電壓為 400V-800V，新型電動車趨向于采用 800V 的電池。由于三級直流快速充電站必須將三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，因此配有一個交流/直流功率因數(shù)校正前端，另外還配有一個隔離式直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將 PFC 輸出接入電動車的電池。此外，通常還會采用將多個電源模塊并聯(lián)的方式提供更高的輸出功率。直流快速充電站的主要優(yōu)點是顯著縮短了充電時間，只需 30-45 分鐘就可以將電動車的電池完全充滿。

無線充電

無線充電系統(tǒng)基于感應(yīng)技術(shù)，能夠提供數(shù)千瓦的功率，其優(yōu)勢在于無需使用昂貴的線纜、安裝方式也更加靈活，在電動車充電領(lǐng)域中將越加受到青睞。

實用電動車充電站的附加功能

作為一款實用的電動車充電站，除了給電動車的電池充電之外，還需要支持其他功能，例
如：

? 人機界面（HMI）：充電站需要配備顯示器，以便用戶進行支付和選擇充電選項。
? 安全：隨著電動車的日益普及，網(wǎng)絡(luò)威脅的數(shù)量也在不斷增加。電動車充電站往往存在諸如缺乏加密和用戶身份驗證的漏洞，因此容易遭到黑客攻擊，進而導(dǎo)致用戶的機密支付信息被竊取。
? 連接：充電站需要支持通信連接，而且根據(jù)使用地點的不同，可以是有線的，也可以是無線的。

圖：電動車充電站參考架構(gòu)

Microchip 的綜合性系統(tǒng)解決方案助力 OEM 簡化電動車充電站設(shè)計

Microchip 可以為設(shè)計電動車充電站的 OEM 提供綜合性系統(tǒng)解決方案和“一站式服務(wù)”，能夠滿足一切軟硬件集成需求，堪稱理想之選。產(chǎn)品種類不一而足，具體包括用于電力傳輸?shù)奶蓟杵骷⊿iC）功率器件、用于數(shù)字電源控制的 dsPIC?數(shù)字信號控制器、用于充電站顯示器的maXTouch?技術(shù)、用于確保支付安全的安全元件，以及用于實現(xiàn)連接的以太網(wǎng)解決方案。此外，我們還可以提供應(yīng)用支持和設(shè)計預(yù)認(rèn)證指南。我們擁有業(yè)界領(lǐng)先的優(yōu)異組件、系統(tǒng)級解決方案和久經(jīng)考驗的專業(yè)知識，可以幫助 OEM 更快地將電動車充電設(shè)備推向市場，從此告別孤軍奮戰(zhàn)時的緩慢節(jié)奏。