【導讀】隨(sui)著(zhe)重(zhong)型(xing)或(huo)商(shang)用(yong)車(che)輛(liang)的(de)電(dian)氣(qi)化(hua)越(yue)來(lai)越(yue)被(bei)認(ren)可(ke)，給(gei)比(bi)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)更(geng)大(da)的(de)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。因(yin)為(wei)時(shi)間(jian)就(jiu)是(shi)金(jin)錢(qian)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)物(wu)流(liu)方(fang)麵(mian)
，首(shou)選(xuan)方(fang)案(an)是(shi)增(zeng)加(jia)充(chong)電(dian)功(gong)率(lv)或(huo)分(fen)配(pei)充(chong)電(dian)的(de)空(kong)閑(xian)時(shi)間(jian)。這(zhe)些(xie)偏(pian)好(hao)導(dao)致(zhi)了(le)三(san)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)充(chong)電(dian)場(chang)景(jing)。

專用電力電子解決方案的三種場景

隨(sui)著(zhe)重(zhong)型(xing)或(huo)商(shang)用(yong)車(che)輛(liang)的(de)電(dian)氣(qi)化(hua)越(yue)來(lai)越(yue)被(bei)認(ren)可(ke)
，給(gei)比(bi)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)更(geng)大(da)的(de)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。因(yin)為(wei)時(shi)間(jian)就(jiu)是(shi)金(jin)錢(qian)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)物(wu)流(liu)方(fang)麵(mian)，首(shou)選(xuan)方(fang)案(an)是(shi)增(zeng)加(jia)充(chong)電(dian)功(gong)率(lv)或(huo)分(fen)配(pei)充(chong)電(dian)的(de)空(kong)閑(xian)時(shi)間(jian)。這(zhe)些(xie)偏(pian)好(hao)導(dao)致(zhi)了(le)三(san)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)充(chong)電(dian)場(chang)景(jing)。

場景1: 停車場充電和車隊運營

現代電池技術和尖端功率半導體解決方案使高效基礎設施的設計成為可能。上圖描繪了當代停車場為公交車隊充電的情況。

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。

zhezhongxingshidechongdianjianshaoleduichongdiandianyuandexuqiu，bingtigonglegengduodenengyuanguanlixuanxiang。baokuogudingdianchizainei
，jianggongjiaochechongdianshijianyuguoshengnengliangdeshijiantuogouyechengweiyizhongxuanze。

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。單個停車場充電機隻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。當然，這要乘以整個停車場必須同時充電的車輛數量。

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元件

通常，充電機以模塊化方式從子係統中構建，這些子係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係統15-60 kW，元件的選擇因功率輸出要求和冷卻偏好而異。盡管強製空氣冷卻範圍為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。

bingliandanyuanshizengjiashuchugonglvdelingyizhongxuanze，tongshiyejianlilegongnengxitongrongyu。zheyangzuonenggouzaidangemokuaichuxianguzhangdeqingkuangxiayijiaodidegonglvyunxingxitong，erbushishiquzhenggexitong。

tingchechangchongdianyeweiercidianwangfuwudeshiyongdakailedamen。gudingchunengyouzhuyujianshaodianwangdefuhe

，zainengyuanxuqiugaodeshihou，shenzhikeyiweidianwangtigongzhichi。dingqichongdianhefuzaipinghengyechengweiyizhongxuanze。chongdianshijiankenenghuiyuguoshengdenengyuanzhouqibaochiyizhi，zhekenenghuidaozhiyejiandenengyuanjiagejiaodi，shenzhichuxianfuzhi。

有(you)固(gu)定(ding)時(shi)間(jian)表(biao)的(de)車(che)隊(dui)不(bu)需(xu)要(yao)同(tong)時(shi)充(chong)滿(man)電(dian)。車(che)輛(liang)之(zhi)間(jian)共(gong)享(xiang)能(neng)源(yuan)也(ye)是(shi)可(ke)能(neng)的(de)，那(na)些(xie)沒(mei)有(you)計(ji)劃(hua)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)的(de)車(che)輛(liang)可(ke)以(yi)貢(gong)獻(xian)它(ta)們(men)儲(chu)存(cun)的(de)能(neng)量(liang)。總(zong)體(ti)而(er)言(yan)
，作(zuo)為(wei)較(jiao)大(da)工(gong)業(ye)區(qu)的(de)停(ting)車(che)場(chang)也(ye)可(ke)以(yi)成(cheng)為(wei)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)站(zhan)。

場景2：機會充電

yanzheyudingluxianyunyingdecheduicheliangkeyitongguogengpinfandizengjiajiaoshaodenenglianglaikuodaxingshilicheng。zhebeichengweijihuichongdian，ruguotayiwanquanzidonghuadefangshijinxing，xiaoguozuihao。

機會充電有兩種推薦的解決方案。

beichengweishoudiangongdejixiexitongyunxudaxingdianchudianzaigengyuandejulishangyidong，binganquandiyuqiduiyingwujiechu。shoudiangongshiyizhongjingguoyanzhengdekekaojishu，guangfandiyingyongyuyouguidianchehetieluyingyongzhong。shoudiangonggenjuanzhuangweizhifenweizishangerxiahezixiaershangliangzhongxitong。zixiaershangdefangfashixitonganzhuangzaicheliangshang，bingyuchezhanlianxi。zishangerxiadejixiexitongshichezhandeyibufen，bingbeixiafangdaocheliangshang。tu3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ji礎chu設she施shi的de建jian設she仍reng限xian於yu路lu邊bian。因yin此ci
，可ke以yi建jian造zao這zhe樣yang的de設she施shi，以yi升sheng級ji當dang地di有you合he適shi電dian源yuan的de現xian有you電dian站zhan。由you於yu這zhe種zhong情qing況kuang很hen少shao發fa生sheng，因yin此ci通tong過guo電dian池chi存cun儲chu來lai緩huan衝chong充chong電dian站zhan是shi一yi種zhong被bei廣guang泛fan接jie受shou的de解jie決jue方fang案an，這zhe可ke以yi將jiang車che輛liang的de高gao功gong率lv充chong電dian與yu固gu定ding電dian池chi的de再zai充chong電dian分fen開kai。

通常我們會采用125-250 kW的功率水平。

在(zai)開(kai)始(shi)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)之(zhi)前(qian)，充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)在(zai)充(chong)電(dian)站(zhan)和(he)車(che)輛(liang)的(de)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)。由(you)於(yu)所(suo)涉(she)及(ji)的(de)高(gao)功(gong)率(lv)


，通(tong)過(guo)受(shou)電(dian)弓(gong)充(chong)電(dian)的(de)始(shi)終(zhong)會(hui)是(shi)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)車(che)輛(liang)電(dian)池(chi)的(de)直(zhi)流(liu)充(chong)電(dian)。

對dui於yu未wei來lai的de安an裝zhuang
，受shou電dian弓gong是shi推tui薦jian的de解jie決jue方fang案an，特te別bie是shi對dui於yu自zi動dong駕jia駛shi汽qi車che，因yin為wei它ta不bu涉she及ji需xu要yao精jing確que處chu理li的de插cha頭tou或huo電dian線xian。這zhe些xie係xi統tong可ke以yi很hen容rong易yi地di處chu理li不bu同tong高gao度du的de車che輛liang，並bing且qie可ke以yi在zai構gou造zao上shang允yun許xu車che站zhan和he車che輛liang之zhi間jian的de錯cuo位wei。

這在智能手機等移動設備上也很受歡迎，可以考慮升級無線電力傳輸(WPT)以適應大規模能源傳輸的需求。SAE J2594詳(xiang)細(xi)描(miao)述(shu)了(le)車(che)輛(liang)規(gui)模(mo)係(xi)統(tong)的(de)無(wu)線(xian)功(gong)率(lv)傳(chuan)輸(shu)。無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)係(xi)統(tong)本(ben)質(zhi)上(shang)有(you)兩(liang)個(ge)獨(du)立(li)的(de)部(bu)分(fen)，都(dou)通(tong)過(guo)磁(ci)通(tong)量(liang)交(jiao)換(huan)能(neng)量(liang)。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)犧(xi)牲(sheng)過(guo)多(duo)的(de)傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)
，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，工作頻率範圍為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

許多輸入整流器拓撲值得考慮
，包括作為成本優化解決方案的靜態二極管整流器或基於晶閘管的版本。Vienna整流器是一種常見的解決方案，因為它擁有出色的EMI性能，可以減少濾波所需的工作量
，並且具有可調的直流鏈路電壓。根據標準要求，在80至140 kHz的高開關頻率下驅動發送線圈，可以考慮使用低開關損耗的IGBTs或用於直流-直流轉換級的碳化矽MOSFET。

感gan應ying式shi充chong電dian機ji必bi須xu安an裝zhuang在zai車che輛liang可ke以yi到dao達da的de地di方fang。與yu受shou電dian弓gong相xiang反fan，它ta會hui嚴yan重zhong影ying響xiang到dao基ji礎chu設she施shi，特te別bie是shi公gong共gong交jiao通tong。因yin此ci，感gan應ying式shi充chong電dian對dui於yu半ban公gong共gong區qu域yu來lai說shuo
，是shi一yi種zhong合he適shi的de解jie決jue方fang案an。例li如ru，機ji場chang行xing李li手shou推tui車che可ke以yi受shou益yi於yu無wu線xian電dian力li傳chuan輸shu，因yin為wei其qi功gong率lv水shui平ping、所涉及的能量和地形條件都符合應用的要求。

場景3：單獨長途運營

anzhaochangtuwuliudeyaoqiu，zaisuijiluxianshanglvxingxuyaodandudegaogonglvchongdian
，zheleisiyuxianzaidejiayouzhan。zhezhonggaogonglvchongdianxuyaochengweixianyoujichusheshideyibufen
，yibianjiangdiandongkachewufengjichengdaoyidonglingyu。

使用高達1500 V的直流電壓和高達3000 A的最大充電電流，以超過2 MW的充電便成為可能。

在2兆瓦的充電條件下，充電 500千瓦時可以在大約15分鍾內完成，可再行駛300公裏，這很好地涵蓋了司機必須遵守法律要求的休息時間。然而
，城市400V以下的低壓三相電網將無法支持這一功率水平。

zaizhezhongqingkuangxia，bixukaolvzaibendigongdiandeqiantitiaojianshizhongyagongdian。suiranshiyonggudingdianchijinxinghuanchongshiyizhongqianzaidexuanze，dancunchurongliangjiangbiandexiangduijiaoda。

womenbudebushiyongzhongyabianyaqi，zheweizhaowajichongdianjitigongleyigeyouqiantudexuanze。womenxiangdaodebushianbilizengjiayongyugeikechechongdiandejiegou，ershiyanyongdianjiezhongyibeiguangfanjieshoudefangan。tu5描述了相關的高功率設置。

圖5：采用B12C的大功率充電拓撲圖，也稱為B6C-2P

這種方法隻有一個能量轉換級，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

，由壓製元件構建的器件減少了空間需求。

當進入兆瓦級時

，基於晶閘管的解決方案將出色的效率與膠囊型設備前所未有的壽命和可靠性結合在一起。

zheyangdejichusheshixitongxuyaodaliangdeyunxingzhouqi
，bingduifuwushijiantichuletebiedeqiwang。zaishejidezaoqijieduan，shejirenyuanxuyaokaolvzhelianggeyinsu。jinguanjishuhetuopukenengkanqilaiguoshile，dangenggaodexiaolv、更geng低di的de成cheng本ben和he更geng小xiao的de空kong間jian要yao求qiu使shi其qi成cheng為wei顯xian而er易yi見jian的de選xuan擇ze。當dang未wei來lai的de自zi動dong駕jia駛shi商shang用yong車che需xu要yao更geng高gao的de額e定ding功gong率lv以yi進jin一yi步bu減jian少shao充chong電dian時shi間jian時shi，這zhe種zhong方fang法fa將jiang至zhi關guan重zhong要yao，因yin為wei司si機ji不bu需xu要yao休xiu息xi。

（來源：Littelfuse公司）

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