電動汽車充電槍的質量和可靠性至關重要
更新時間：2021-11-04
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電動汽車充電槍的質量和可靠性至關重要
前言：電力基礎設施建立越來越好，隨著現代電網為世界各地的家庭和企業提供安全可靠的能源。然而，隨著消費者轉向電動汽車（EVs），他們正在從電網獲得新等級的電力來充電。
在電動汽車和電網的交叉口，連接新世界和舊世界的是電動汽車充電槍：電子控制盒、汽車耦合器連接器、電纜和墻插頭，一起使電動汽車充電發生。這些設備不僅需要很堅固可靠；它還需要設計以防止與從未考慮電動汽車的電氣基礎設施接口時可能發生的任何潛在危險。
高質量的電動汽車充電器提供*的熱管理、電纜魯棒性、跌落保護和環境保護。它們保護消費者的家庭免受損害，它們抵御天氣，比低等級充電器充電時間更長。由于電動汽車消費者要求為汽油動力汽車加油的速度和便利性，這個等式的一個關鍵部分將是電網的最后幾米：一個能夠承受各種條件和承受電力負荷的電動汽車充電槍。
每輛電池電動汽車和插電式混合動力汽車都需要充電，電動汽車的市場正在快速增長。事實上，波士頓咨詢集團預測，到2026年，電動汽車將占全球所有輕型汽車銷量的一半以上。隨著電動汽車變得越來越普遍，消費者將要求可靠的充電。這意味著家用電動汽車充電器必須足夠堅固和安全，才能在很長時間內每天給車輛充電。
創建一個可靠的充電槍涉及電氣和機械的考慮。
在電氣方面，充電器的電子控制盒可以安全地觀察并為車輛供電，確保消費者能夠按預期進行充電。電子產品必須在其設計中冗置冗余特性，這樣組件故障就不會導致安全問題。熱管理對于防止經濟過熱都是至關重要的，連接到電網和電動汽車充電槍本身內部，并優化充電周期。
在機械方面，多年的現場經驗告訴我們，消費者使用現存的一系列挑戰。隨著時間的推移，消費者不僅會反復使用電動汽車充電槍，還會纏繞電纜，覆蓋它們，把它們暴露在雨中。割草機偶爾會碾壓它們，狗可能會咬它們。
設計必須考慮到充電槍的每個部分的這些機械挑戰。它們應包括堅固的電纜結構，將應力降低器與適當的應變緩解耦合，以防止銅線斷裂和電纜絕緣斷裂。如果有一個可切割的控制箱(ICCB)，它必須自動分級并適當密封，以保護其免受天氣而耦合器——消費者處理最多的部分，因為他們插入他們的車輛——必須能夠承受插入時的反復下降和錯位。
向市場提供電動汽車充電器至少需要證明它們符合安全標準，如國際UL制定的安全標準電工委員會(IEC)和護理質量委員會。有人可能會認為，遵守行業標準將會是如此足以解決可靠性問題，但大多數標準只確保充電器在測試條件下安全使用。他們不能確保充電器將隨著時間的推移繼續最佳和可靠地運行。
因此，設計的要求通常超過了安全標準，重點是支持現場可靠性的設計和驗證。
圖1:電動汽車充電器的基本特征
復雜的現場產品
電動汽車在世界各地越來越受歡迎，電動汽車對不同地區和用例的發展也不同。這就造成了高度的復雜性和很多零件數-適用于全球OEM。但電動汽車供應設備(EVSE)有三個通用的描述符，其中包括電動汽車充電器：模式、水平和類型。
模式
模式（見圖2）反映了EVSE連接到電網的方式。
模式1 插入家用交流插座，但在大多數地區通常是不允許的，因為模式1沒有特殊的安全電子設備。
模式2 還插入一個標準的家用交流插座，并在其ICCB中包括這些安全功能。
模式3 插入墻盒或充電站進行交流充電。它不包括一個ICCB。在歐洲，消費者經常需要帶上自己的3型電纜來使用自己的公共交流充電站。
模式4 預留于充電站高速直流充電
等級
等級表示車輛輸送多少電力。汽車工程師協會在J1772標準中規定了以下等級：
1級被限制在120V和1.8kW，并提供基本的充電。
2級定義為208V至240V和高達80A，最大輸出值為19.2kW。隨著OEM隨著電池尺寸的增加，它們也在增加這個波段內的功率水平。如今，典型的bev可以通過機載充電器獲得11kW的交流電源。安裝三相電源的家庭可以達到11A電流的11kW，而單相電源需要提供約48A。
直流一級和2級提供快速充電，僅在商業車站提供。直流二級，通常被簡單地稱為“三級"，可以提供高達1000VDC，預計在未來將達到500A，輸出功率超過350kW。這個速率可以在20分鐘內充電大約典型電動汽車電池的80%。
類型
類型是指車輛接口。不幸的是，標準組織并沒有支持全球標準。因此，全球有三個*的交流充電接口（見圖3）：
北美和韓國使用J17721型交流，CCS1型直流。
歐洲采用IEC2型用于交流，CCS2型用于直流。
日本使用J17721型進行交流，而DC則使用CHAdeMO。
中國采用GB/T接口和*的直流接口。
此外，新興的充電標準可能在中國和日本都會被采用。
高級電動汽車充電槍的元件
高質量的電動汽車充電槍可以確保消費者體驗到高度的可靠性、韌性和安全性，并按預期的方式為車輛提供充電前面討論過的電氣和機械方面的考慮。以下是以下重要要素：
電氣：軟件或硬件中的冗余功能可以防止單點故障造成不安全的情況。此外，充電器應該有一些功能，如果有系統問題，允許電源流到車輛，也許以一個降低的速率，所以至少可以實現一些充電。雖然目前的標準不需要接觸顯示器、網格線顯示器等，但*的電動汽車充電器將包括那些幫助確保安全的充電。
熱管理：*的充電器可以處理更高的功率率，減少充電所需的時間。它們可以在很大的環境溫度范圍內完成，通常是-40?C到50?C（-40?華氏度到122?華氏度）。在世界上的一些地區，如中東，evse可能必須在一個如果環境溫度為50?C，則工作溫度為70?C。設計必須考慮這些可能性，在溫度下提供全功率，并對任何溫度問題作出反應，以保護系統。
自我監控：網線熱監測測量插頭處的溫度，以確保裝置沒有過熱，在裝置插入插座損壞的情況下提供保護。同時，ICCB應該監測自己的溫度，以在條件下保護電子設備。此外，繼電器觸點監測對于檢測焊接或開路觸點很重要。
應變和彎曲緩解：這有助于防止消費者濫用和正常磨損，可能導致絕緣夾克破裂，電纜線斷裂和內部短路。從壓力到故障的評估測試是開發一種能夠承受濫用的電纜的關鍵工具。消費者可能會將電纜纏繞在ICCB上，例如，緊緊地彎曲電纜。幫助抵消這種消費者使用和確保電纜的可靠性，應變緩解限制擠壓區域是至關重要的。
跌落保護：電動汽車充電器將會跌落，在充電器的使用周期內，這些跌落可能會造成損壞。開發人員可以通過使用先進的電子設備隔離來限制這種損害。電動汽車充電器的ICCB和電子設備應該能夠承受至少1米高度的100米和50米的跌落耦合器應能夠承受來自相同高度的250次跌落。
密封外殼：這有助于保護充電器及其ICCB免受元件，特別是水。這種保護是對于戶外使用的設備很重要，充電器可能會被雨、雨夾雪和雪損壞。
充電能力：電池越大，充電需要的時間就越長。更快的充電需要在車輛的內部線路和充電器中提供更大的容量。今天的低成本充電器只能處理1.4kW至3.6kW。下一代電動汽車充電器可達11kW，可以在家里快速充電。
超出標準
行業標準作為電動汽車充電器商業化的基本要求起著重要作用。但符合標準實際上只是入學價格，一些標準低達到汽車OEM 所需的可靠性能所需的標準。
例如，一個標準可能不需要對網格線進行熱監測。房子里的電源插座可能在幾十年前就安裝了，沒有人想到房主有一天會每天晚上運行12A超過10個小時給電動汽車充電。如果沒有適當的熱監測，房子里的電氣基礎設施退化可能會導致熔毀。將熱監測集成到系統中，可以保護消費者的插座和充電器。
類似地，基本標準要求電動汽車充電器可以承受反復跌落，如果沒有產生不安全的情況，如暴露高壓電線，充電器可以通過跌落測試。不過，充電器是否仍然運行可靠還不被考慮。
高級電子電動汽車充電器遵循的不是對消費電子部件的要求，而是符合汽車電子委員會資格(AEC-Q)的要求。符合aec-q標準的組件具有更嚴格的公差、測試和質量要求，因此隨著時間的推移會更可靠。
隨著社會擁抱電氣化移動性，消費者正在尋求相關技術在所有情況下都運行良好的保證。他們將期望電動汽車達到與或相同的性能水平比他們在汽油動力汽車上所依賴的更好，他們還將尋找與加油體驗提供的同樣安全和便利性的充電體驗。
一個堅固的充電器是這種保證的關鍵因素。電動汽車充電器必須安全工作，而且它必須在不利條件下工作良好，需要長時間和速度。
下面是目前都應該滿足的基本標準：
歐洲的IEC62752
UL2594
GB/T20334
防水電纜和連接器的額定值為IP67
AEC-Q200無源電子元件抗應力評定標準
國家電氣制造商協會電氣元件外殼標準
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