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从小入手,降低直流充电桩功耗

作者:上海永铭电子来源:YMIN技术中心 日期:2017-01-12

从小入手,降低直流充电桩功耗

                                                          

                                                                 —节能型电解电容器的选用

 

关键字:节能、降耗、电容器、无感滤波

 

        根据这几年的发展情况,直流充电桩正越来越成为发展的主要方向。2011年之前,国家电网建设原则是慢充为主,2011年—2013年,国家电网建设原则是换电为主,随后在2014年召开的电动汽车充换电设施标准体系完善研讨会上,国家电网提出主导快充、兼顾慢充的建设原则。

 

  2014年国家电网启动了本年度第一批充换电设备招标,共涉及充电设备539套,其中直流充电桩383套、交流充电桩156套,直流充电桩投资比重远超交流充电桩。随后再次启动的“2014年高速公路城际快充网络建设项目”,招标规模为332套整车快速充电桩,这也是国家电网首次启动高速公路城际快充设备招标。

 

根据国外知名研究行业网站Reportsn Reports发布的信息,2014年至2016年,中国电动汽车充电桩总的市场空间分别为20亿元、30亿元、60亿元,直流充电桩投资占总的电动汽车充电桩投资比重分别为:15%、20%、30%,因此直流充电桩市场空间分别为:3亿元、6亿元、18亿元,年复合增速145%。

 

 随着直流充电桩的快速发展,截至今年6月,我国已建成公共充电桩8.1万个,较上一年增长65%,私人充电桩超过2.5万个,较上一年增长12%左右。今年上半年我国新能源汽车充电量超过6亿千瓦时,替代燃油约20万吨。近几年各地企业参与充电基础设施建设运营的积极性较高,相关企业已超过600家。《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》指出,按照适度超前原则明确充电基础设施建设目标,到2020年我国将新增集中式充换电站1.2万座,分散式充电桩480万个。

 

如此大数量的充电桩,只要通电,就产生电损耗。这个在充电桩电源模块设计之初就考虑进去了。但如何降低损耗,还是一直是广大充电桩模块厂家需要考虑的问题。

 

下面我们举例算算某型号充电桩模块的损耗:

电源模块的损耗,主要有以下几个方面:PFC功率板损耗、LLC功率板损耗、辅助电源板以及其它器件损耗。

 

PFC损耗具体如下表:

 

物料名称

参数

数量

规格

单个损耗

合计损耗

整流桥

VRRM=600V

VRMS=420V

IF_avg=25A

2

GBJ2506

17.904W

35.808W

PFC电感

ZCC11L1

2

CM330060

5.661W

11.322W

功率MOSFET

VDS=650V    ID=49A

4

IPW60R041C6

1.988W

7.952W

二极管

VRRM=600V  IF_AVG=10A

4

C3D10060A

5.119W

20.476W

直流电容

450V330μF

6

CW3        450V330μF

0.81766W

4.90596W

PFC总功耗

 

 

 

 

80.464W

 

LLC功率板损耗具体如下表:

 

物料名称

参数

数量

规格

单个损耗

合计损耗

直流母线电容

450V330μF

2

CW3       450V330μF

0

折算在PFC损耗中

谐振电感

ZCD21L2

2

PQ26/25-3C95

2.5535W

5.107W

变压器

ZCC11T1

2

PQ40/40-3C95

7.745W

15.49W

功率MOSFET

VDS=650V   ID=49A

4

IPW60R041C6

1.89225W

7.569W

整流二极管

VRRM=600V  ID=30A

4

APT30DQ60B-S

4.30675W

17.227W

输出电容

450V330μF

4

CW3       450V330μF

1.16425W

4.657W

LLC总损耗

 

 

 

 

50.05W

   

      辅助电源板及其他器件损耗

 

部件名称

规格

数量

单个损耗

合计损耗

辅助电源板

电源板

3

 

10W

电路板其他器件

电阻、旁路电容、IC

若干

 

10W

合计

 

 

 

20W

  

      该电源模块的总损耗=80.464+50.5+20=150.514W。

      其中直流电容的总损耗=4.91+4.657=9.567W。约占总损耗的6.4%

      其中电感的总损耗=11.322+5.107=16.429W约占总损耗的10.9%

      由上面的数据可以看出要想降低损耗,只有依次降低各元器件的损耗或对电路进行优化,减少耗能器件的数量和种类。

 

       下面我们主要从电容的角度来分析如何减少损耗。电容产生损耗的原因是电容存在内阻,电路在工作时,电容会因为流过电流而产生热量,从而产生损耗;另一个方面,在待机状态下,电容因为自身漏电流的关系,电容也会有电流经过而产生热量,从而产生损耗。那么要减少整机损耗,对于电容来讲,就要降低电容的这两个参数。

       上海永铭电子股份有限公司生产的充电桩专用铝电解电容器在漏电流和损耗方面表现优异,在额定纹波下的温升为3.6度。低于目前市场上的主流电解电容的数值。为充电桩电源模块的节能提供了自己的一份贡献。

 

       为了更好的降低损耗,目前有部分工程师正在试验去除电感,只是用电容进行滤波。那么占比达到10.9%的损耗就会因为这个优化而大幅降低,但随之而来的就是对电容的滤波能力就要求大幅度增加。永铭在和国网充电桩企业合作的这几年中就已经注意到如何增加电容的滤波能力的问题,并不断的改进。目前永铭生产的充电桩专用铝电解电容器在耐纹波能力方面、高低温容量持有率等方面均优于同行。在无感滤波方面表现出自己的优异性能。

 

       欢迎大家联系上海永铭电子股份有限公司,一起探讨,我们期待在提高充电桩模块等的产品性能方面作出一点点贡献。大家可以通过永铭官网:http://www.sh-ymin.com/的“服务与支持”来探讨和索要样品。

 

所属类别: 技术应用

该资讯的关键词为:节能、降耗、电容器、无感滤波