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技術文章
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作者：Littelfuse公司
專用電力電子解決方案的三種場景
隨著重型或商用車輛的電氣化越來越被認可，給比電動汽車更大的電池充電變得越來越重要。首選方案是增加充電功率或分配充電的空閑時間，這導致了三種不同的充電場景。
場景1: 停車場充電和車隊運營
停車場充電是當地車隊運營的最佳選擇，尤其是公共汽車和送貨車輛。它們在相對固定的路線上運行，在夜間時段閑置。
今天常見的電動公交車的電池容量從250到500千瓦時不等，這使它們能夠在不充電的情況下運行一個班次。單個停車場充電機只需要在夜間為一輛汽車充電，即使在6小時內充電500千瓦時的80%，70千瓦也足夠了。
典型的充電機原理圖包括一個可適應直流鏈路電壓的輸入級、一個輸出整流器以及兩者之間的電流隔離級，如圖2所示。
圖2:雙向充電機原理圖和推薦組件
通常，充電機以模塊化方式從子系統中構建，這些子系統可以堆疊以增加輸出功率。大多數標準設計的特點是每個子系統15-60 kW，組件的選擇因功率輸出要求和冷卻偏好而異。盡管強制空氣冷卻范圍為10至15kW的單元廣泛采用分立器件，但功率較高的單元采用液體冷卻，主要由多個功率模塊構成
場景2：機會充電
沿著預定路線運營的車隊車輛可以通過更頻繁地增加較少的能量來擴大行駛里程。這被稱為機會充電，如果它以完全自動化的方式進行，效果最好。
機會充電有兩種推薦的解決方案。
受電弓允許大型電觸點在更遠的距離上移動，并安全地與其對應物接觸。受電弓是一種經過驗證的可靠技術，廣泛地應用于有軌電車和鐵路應用中。受電弓根據安裝位置分為自上而下和自下而上兩種系統。自下而上的方法是系統安裝在車輛上，并與車站聯系。自上而下的機械系統是車站的一部分，并被下放到車輛上。圖3顯示了如何設置受電弓充電。
圖3：機會充電的自上而下的受電弓
基礎設施的建設仍限于路邊。因此，可以建造這樣的設施，以升級當地有合適電源的現有電站。由于這種情況很少發生，因此通過電池存儲來緩沖充電站是一種被廣泛接受的解決方案，這可以將車輛的高功率充電與固定電池的再充電分開。
通常我們會采用125-250 kW的功率水平。
在開始充電過程之前，充電電壓和電流在充電站和車輛的電池管理系統之間保持一致。由于所涉及的高功率，通過受電弓充電的始終會是直接接觸車輛電池的直流充電。
對于未來的安裝，受電弓是推薦的解決方案，特別是對于自動駕駛汽車，因為它不涉及需要精確處理的插頭或電線。這些系統可以很容易地處理不同高度的車輛，并且可以在構造上允許車站和車輛之間的錯位。
SAE J2594詳細描述了車輛規模系統的無線功率傳輸。無線充電系統本質上有兩個獨立的部分，都通過磁通量交換能量。為了避免犧牲過多的傳輸效率，SAE J2594為它們設定了至少達到80%傳輸效率的目標。如圖4所示，工作頻率范圍為80-140 kHz的串聯補償諧振電路可以用來滿足這一要求。
圖4：串聯補償諧振WPT設置
圖5：采用B12C的大功率充電拓撲圖，也稱為B6C-2P
這種方法只有一個能量轉換級，將電流隔離級從較小的單個轉換器轉移到中壓變壓器，可以將功率轉換級的效率提高到99%以上。同時，它最大限度地減少了每千瓦安裝的資源數量，由壓制組件構建的器件減少了空間需求。
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