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為了滿足交通運(yùn)輸行業(yè)的實(shí)際需求， 州際卡車停靠站和公共車輛充電站均需配備兆瓦級(jí)充電樁。 因此， 無(wú)論充電系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于高壓還是低壓場(chǎng)景，都必須按照超高電壓環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 保障系統(tǒng)的安全性和可靠性。
國(guó)際能源署 (IEA) 數(shù)據(jù)顯示， 2023 年全球售出的汽車中有近五分之一是電動(dòng)汽車， 其中純電動(dòng)汽車占當(dāng)年電動(dòng)汽車銷量的 70%。
多重技術(shù)影響與全新能效突破， 共同推動(dòng)了當(dāng)下電動(dòng)汽車的發(fā)展熱潮：
? 鋰離子金屬材料成本下降， 帶動(dòng)鋰離子電池儲(chǔ)能容量大幅提升， 進(jìn)而推動(dòng)了更高電壓、 更快充電速度的電動(dòng)汽車充電樁 (EVC) 研發(fā)進(jìn)程。
? 全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的普及， 例如國(guó)際電工委員會(huì)制定的充電器標(biāo)準(zhǔn) IEC 61851-1 和汽車工程師協(xié)會(huì)制定的連接器標(biāo)準(zhǔn) SAE J1772， 正推動(dòng)全球充電系統(tǒng)的效率突破 95%。
? 雙向輸電系統(tǒng)可將電動(dòng)汽車的富余電能回饋至電網(wǎng)， 實(shí)現(xiàn)電力和成本的雙重節(jié)約。
? 行業(yè)愈發(fā)聚焦于更高效、 更可靠的兆瓦級(jí)充電技術(shù)。
新型架構(gòu)使電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)得以優(yōu)化：將 DC-DC 轉(zhuǎn)換過(guò)程拆解為多個(gè)更易管控的階段， 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器與前端的解耦， 同時(shí)推動(dòng)電力收集機(jī)制的去中心化。 這帶來(lái)顯著成效：一輛純電動(dòng)半掛卡車的 500 kW 電池即便接近電量耗盡， 也能在半小時(shí)內(nèi)充電至 80%。
橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL) 構(gòu)想的兆瓦級(jí) EVC 系統(tǒng)依托于一種稱為“多端口”的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)有望整合光伏發(fā)電 (PV)、 儲(chǔ)能系統(tǒng) (ESS) 和電動(dòng)汽車充電三大功能。 多端口所接入的充電系統(tǒng)自身能夠輸出 10 MW 至 15 MW 的功率， 而每個(gè)多端口支持 1 MW 至 5 MW 的功率。
由于 ORNL 的兆瓦級(jí)充電系統(tǒng)需滿足半掛卡車等超高電壓充電場(chǎng)景的安全等級(jí)要求，因此在輕型車輛和乘用車等低壓充電場(chǎng)景中使用時(shí)，這種設(shè)計(jì)會(huì)更加安全。
資料來(lái)源：美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
在 ORNL 的設(shè)計(jì)構(gòu)想中， DC-DC 轉(zhuǎn)換支架中每個(gè)充電端口的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均基于雙有源橋 (DAB) 轉(zhuǎn)換器方案。 ORNL 做出的這一抉擇至關(guān)重要， 原因有以下幾點(diǎn)：
? 通過(guò)使用半導(dǎo)體器件， 高效率輸送可靠電力所需的同步電源整流過(guò)程可大大簡(jiǎn)化。
? 通過(guò)在 DC-DC 轉(zhuǎn)換過(guò)程中使用脈沖寬度調(diào)制 (PWM)， 每個(gè)轉(zhuǎn)換器的電磁干擾 (EMI) 頻譜更加集中， 且更容易管理。
? 通過(guò)使用固定開(kāi)關(guān)頻率， 系統(tǒng)在低負(fù)載（即僅給輕型車輛充電） 時(shí)的行為更容易處理。
DAB 是一種原生雙向拓?fù)洌?不僅允許多余電流回送至電網(wǎng)， 還支持接入光伏發(fā)電機(jī)以為電力收集過(guò)程提供有效補(bǔ)充。
DC-DC 框圖：器件選型方案
未完待續(xù)，后續(xù)推文將陸續(xù)電動(dòng)汽車充電樁的電壓等級(jí)分類、超快充電技術(shù)突破、功率因數(shù)校正 (PFC) 級(jí)、諧振電源轉(zhuǎn)換級(jí)、打造更快速電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的安森美方案、現(xiàn)代地面交通的演進(jìn)等。
?點(diǎn)個(gè)星標(biāo)，茫茫人海也能一眼看到我?
