汽車(chē)交流充電樁解決方案
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上海貝嶺汽車(chē)交流充電樁解決方案
01 引言
自2020年，國家將充電樁納入新基建并大力發(fā)展，各類(lèi)企業(yè)積極入局，現已進(jìn)入行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵期，將迎來(lái)爆發(fā)增長(cháng)。預計到2030年，中國新能源汽車(chē)累計銷(xiāo)量將達到6420萬(wàn)輛，《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施發(fā)展指南》中提到的建設目標是車(chē)樁比基本達到1:1，但目前的車(chē)樁比保持在3:1附近。充電樁仍存在較大的缺口，現保守估計2025年左右車(chē)樁比達到2:1左右，當前市場(chǎng)規模不足300億，根據目前對新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的預測可大致計算出2025年充電樁市場(chǎng)規模將突破1035億元，發(fā)展前景巨大。
充電樁典型產(chǎn)品(圖1)及現在主流的連接方式C(圖2)如下所示。
2 典型產(chǎn)品
圖1 充電樁產(chǎn)品圖
2 交流充電樁連接方式C
將電動(dòng)汽車(chē)和交流電網(wǎng)連接時(shí)，充電樁使用帶有車(chē)輛插頭的活動(dòng)電纜。配置符合國家標準的7芯交流充電插座，按照國家標準定義的電氣、尺寸安裝充電插座。采用樁帶插座的模式，也是目前行業(yè)上最流行，電纜獨立活動(dòng)，提供用戶(hù)更方便的應用，可降低整機成本、易裝配。
圖2 充電樁連接方式C
02 交流充電樁典型拓撲和工作原理
以某款交流汽車(chē)充電樁為例，整機的框架結構如圖3所示。
圖3 交流充電樁框圖
2 主要由電氣模塊、計費及充電控制模塊、人機交互模塊、通訊模塊和后臺服務(wù)器五大部分組成。
2 電氣模塊
包括交流接觸器、漏電斷路器、電壓電流監測、交流充電插頭及電纜、安全防護裝置等。
2 計費及充電控制模塊
包括電壓電流采集單元、二維碼認證、充電控制單元、計費控制單元。電壓電流采集可以采用電能表對充電電量進(jìn)行計量，也可以用被檢測機構認證過(guò)的計量模塊實(shí)現。
2 人機交互模塊
包括指示燈、智能手機、刷卡器RFID、觸摸顯示屏等。
2 通訊模塊
充電樁、智能手機和后臺，三方互相通訊。
2 后臺服務(wù)器
強大的后臺管理功能，可實(shí)現遠程升級、負載平臺的運維功能、子賬戶(hù)管理、賬單管理、權限設置、監控展示、充電啟停功能等。
03 上海貝嶺為汽車(chē)交流充電樁提供的產(chǎn)品解決方案
經(jīng)過(guò)多年的積累，上海貝嶺可提供一整套覆蓋接口、數字隔離、存儲、計量、電源管理、MOSFET的汽車(chē)交流充電樁解決方案。
2 接口
上海貝嶺RS-485產(chǎn)品系列豐富，所有產(chǎn)品均滿(mǎn)足TIA/EIA-485-A標準，并有多款產(chǎn)品通過(guò)國家電網(wǎng)計量中心檢驗，產(chǎn)品針對電力行業(yè)應用的復雜性進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)設計，擁有多項專(zhuān)利。針對汽車(chē)交流充電樁，RS-485系列產(chǎn)品如表1所示。
表1 RS-485選型表
產(chǎn)品型號 | 工作電壓 | 最高速率 | 工作電流 | 節點(diǎn)數量 | ESD（接觸放電） | 工作溫度范圍 | 封裝形式 |
BL3085(I47) | 3.3~5V | 500kbps | 0.4mA | 256 | ±15KV | -40℃~85℃ | SOP8 |
BL1587 | 5V | 2Mbps | 0.9mA | 128 | ±15KV | -40℃~85℃ | SOP8 |
BL1590 | 3.3~5V | 16Mbps | 1.5mA | 32 | ±15KV | -40℃~125℃ | SOP8 |
上海貝嶺生產(chǎn)的具備高ESD保護的RS-232收發(fā)器產(chǎn)品，支持3V~5.5V寬電壓供電、可工作于250kbps的傳輸速率，是一個(gè)雙驅動(dòng)器／雙接收器芯片，產(chǎn)品如表2所示。
表2 RS-232選型表
產(chǎn)品型號 | 工作電壓 | 傳輸速率 | ESD（接觸放電） | ESD（空氣放電） | 發(fā)送器數量 | 接收器數量 | 封裝形式 |
BL13232E | 3~5.5V | 250kbps | ±12KV | ±15KV | 2 | 2 | SOP16/ TSSOP16 |
2 數字隔離器
針對汽車(chē)交流充電樁，上海貝嶺提供下列容隔產(chǎn)品，具有100Mbps的傳輸速率，2/4通道可選，低傳播延時(shí)，高CMTI等特點(diǎn)，產(chǎn)品如表3所示。
表3 數字隔離器選型表
產(chǎn)品型號 | 工作電壓 | 通信速率 | 絕緣耐壓kV | CMTI(kV/uS) | 通道數 | 封裝形式 |
BL712X | 2.5~5.5V | 100Mbps | 3.75 | 100 | 2 | SOP8 |
BL714X | 2.5~5.5V | 100Mbps | 5 | 100 | 4 | SOP16W |
2 存儲器
針對交流充電樁，上海貝嶺提供的EEPROM產(chǎn)品支持IIC、SPI多種接口，且封裝形式多樣，以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，產(chǎn)品如表4所示。
表4 存儲器選型表
產(chǎn)品型號 | 工作電壓 | 接口 | 容量 | 最高時(shí)鐘頻率（HZ） | 封裝形式 |
BL24C256A | 1.7~5.5V | IIC | 256K | 1M | SOP8/TSSOP8/UDFN/TSOT23-5 |
BL24C512A | 1.7~5.5V | IIC | 512K | 1M | SOP8/TSSOP8/UDFN/TSOT23-5 |
BL24CM1A | 2.0~5.5V | IIC | 1M | 1M | SOP8/TSSOP8/WLCSP |
BL24CM2A | 2.8~5.5V | IIC | 2M | 1M | SOP8/WLCSP |
BL25CM1A | 2.8~5.5V | SPI | 1M | 5M | SOP8/WLCSP |
BL25CM2A | 2.8~5.5V | SPI | 2M | 5M | SOP8/WLCSP |
2 計量
針對汽車(chē)交流充電樁，上海貝嶺提供專(zhuān)業(yè)的單相和三相計量產(chǎn)品，有免校準和整機校準型，具有高精度和寬動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)，型號如表5所示。
表5 計量選型表
產(chǎn)品型號 | 工作電壓 | 動(dòng)態(tài)范圍 | ADC | 時(shí)鐘 | 輸出 | 功耗 | 封裝形式 | 應用 |
BL0939 | 3.3V | 3000:1 | 3 | 內部 | SPI/UART | 10mW | SOP16/SSOP20 | 單相 |
BL0942 | 3.3V | 3000:1 | 2 | 內部 | SPI/UART | 10mW | SSOP10/TSSOP14 | 單相 |
BL6523GX | 5V | 6000:1 | 3 | 3.58MHZ | Pulse/UART | 25mW | SOP16 | 單相 |
BL6552 | 3.3V | 8000:1 | 7 | 3.8MHZ | SPI/UART | 22mW | QFN36 | 三相 |
2 電源管理
電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁通常內置開(kāi)關(guān)電源，上海貝嶺AC/DC產(chǎn)品線(xiàn)豐富，分為PSR和SSR，針對汽車(chē)交流充電樁，有成熟方案的AC/DC產(chǎn)品選型如表6所示。
表6 AC/DC選型表
產(chǎn)品型號 | Pout(Max) | Drive Device | MODE | Standby Power | OVP | 封裝形式 |
BL8802B | 10W | MOSFET | PSR | <75mW | Y | DIP7 |
BL8812 | 12W | MOSFET | PSR | <75mW | Y | SOP7 |
BL8851 | 60W | External MOSFET | SSR | <0.15W | Y | SOT23-6 |
ME8115B | 18W | BJT | SSR | ≤100mW | Y | DIP7/DIP8 |
開(kāi)關(guān)電源輸出12V通過(guò)DC/DC和LDO降壓后給控制器供電，針對交流充電樁，上海貝嶺DC/DC產(chǎn)品(表7)和LDO產(chǎn)品(表8)如下所示。
表7 DC/DC選型表
產(chǎn)品型號 | Vin | Iout | Vout | IQ | FODC | MODE | Syn | 封裝 |
ME3110 | 4.4~18V | 2A | ADJ | 120uA | 500K | PWM/PFM | Y | SOT23-6 |
BL8032G | 4.2~18V | 0.5mA | ||||||
ME3113 | 4.5~18V | 3A | ADJ | 135uA | 500K | PWM/PFM | Y | SOT23-6 |
BL8033 | 4.5~16V | 0.5mA | ||||||
BL8034 | 4.2~16V | 4A | ADJ | 0.5mA | 500K | PWM/PFM | Y | ESOP8 |
表8 LDO選型表
產(chǎn)品型號 | Vin(Max) | Iout(Max) | Vout | IQ | Accu. | 封裝 |
ME1117 | 20V | 1A | 1.2,1.8,2.5,3.3,5V,ADJ | 2mA | ±2% | SOT223/TO252/SOT89-3 |
BL1117 | 15V | |||||
BL1084 | 12V | 5A | 1.8,2.5,3.3,5V,ADJ | 5mA | ±2% | TO252/TO263 |
2 MOSFET
開(kāi)關(guān)電源部分，上海貝嶺可根據客戶(hù)的需求提供不同電壓等級和電流的高品質(zhì)高壓平面 MOSFET，選型表如下(表9)所示。
表9 MOSFET選型表
產(chǎn)品型號 | VDSS(V) Min | ID(A) | RDS（ON）(Ω) Typ | RDS（ON）(Ω) Max | Vth(V) Typ | ESD | 封裝形式 |
BL4N80 | 800 | 4 | 2.3 | 2.8 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL4N80E | 800 | 4 | 3.5 | 4.2 | 3.5 | Y | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N90 | 900 | 3 | 4.0 | 4.8 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N90E | 900 | 3 | 4.2 | 5.0 | 3.5 | Y | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL4N90 | 900 | 4 | 2.6 | 3.0 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL5N90 | 900 | 5 | 2.5 | 2.9 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL2N100 | 1000 | 2 | 5.6 | 6.8 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N100E | 1000 | 2.5 | 5.6 | 6.8 | 3.5 | Y | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N100 | 1000 | 3 | 3.5 | 4.2 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL6N120 | 1200 | 6 | 2.6 | 3.2 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
BL5N135 | 1350 | 5 | 3.0 | 3.6 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
BL3N150 | 1500 | 3 | 5.8 | 8.0 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
BL4N150 | 1500 | 4 | 4.0 | 5.0 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
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