電動汽車 (EV) 充電行業(yè)正在快速增長。隨著消費者、行業(yè)和政府要求使用更環(huán)保、更可持續(xù)的交通工具，電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施必須更加高效和便捷。

與直流充電器不同，交流充電器不使用堆疊式電源模塊，因此結(jié)構(gòu)更緊湊，成本更低。其單一的電源模塊架構(gòu)限制了它們在公共充電站的使用，因為它們無法在合理的時間范圍內(nèi)提供所需的電量。相反，其 22kW 的充電速度更適合充電時間更久的家用場景。它們受歡迎的另一個原因是，有些交流充電器只需要一個標(biāo)準(zhǔn)插座。交流充電器利用電動汽車的車載充電裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

直流充電器中的堆疊式電源模塊可加快充電速度至 360kW 以上。堆疊式電源模塊縮短了總充電時間，但增大了充電器的尺寸，更適合公共充電站而不是住宅。直流充電器在充電器內(nèi)部將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，因此該充電器可直接連接電池。

無論充電器類型如何，高精度計量解決方案對于確保系統(tǒng)監(jiān)測和計費所需的可靠能源測量和計算都非常重要。

電動汽車充電器計量

交流和直流充電器需要計量，以確保能源的有效利用，并監(jiān)測用于車輛充電的電量。電動汽車充電計量分為三類：

交流計量。交流計量可測量進(jìn)出電網(wǎng)的能量。目前日益明顯的趨勢是：將傳統(tǒng)計量裝置集成到交流充電器中，以實現(xiàn)與電網(wǎng)直接連接。

直流電源模塊電流檢測。雖然計量通常與電源模塊分開，但有時可能需要額外的高精度電流監(jiān)測。當(dāng)在直流充電器的電源模塊之間使用時，隔離式放大器會監(jiān)測模塊的運行情況。

直流計量。直流充電器可以有多種類型的架構(gòu)，因為它們的可堆疊電源模塊能夠提高或降低充電裝置的額定功率。如圖 1 所示，直流充電器的輸出端有時會有一個最終計量點（被稱為直流計量），用于測量進(jìn)入車輛的電壓，確保消費者無需為直流充電器與車載充電插座之間的耗散功率付費。

圖 1：交流/直流充電器內(nèi)的計量和電流檢測

計量用傳感器

設(shè)計人員使用各種傳感器對交流和直流充電器進(jìn)行計量，其中電流互感器和分流電阻器較為常用。雖然功率測量和能量計算有許多不同的方法，但分立式架構(gòu)為設(shè)計人員提供了更大的靈活性和對計量的控制能力。分立式解決方案將高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 與外部微控制器配對使用，從電流互感器或分流傳感器的三相（稱為多相計量架構(gòu)）測量電流和電壓。ADC 必須高度精確，符合美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 (ANSI) C12 0.5 級或 0.2 級儀表等嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。高信噪比、低噪聲和小增益誤差也是確定某個 ADC 是否適合計量應(yīng)用的因素。

如果您決定使用電流互感器作為傳感器，則儀表需要高精度多通道精密 ADC。集成了相位延遲功能的 ADS131M08 24 位 ADC 可幫助您超越 ANSI C12 計量標(biāo)準(zhǔn)。ADS131B04-Q1 非常適合具有更嚴(yán)格失調(diào)電壓誤差和漂移規(guī)格的直流電動汽車充電器。對于本設(shè)計中的任一 ADC，您可能需要使用屏蔽裝置來保護(hù)儀表免受磁性干擾。這對于確保儀表準(zhǔn)確檢測用戶使用的能源至關(guān)重要。

分流傳感器計量架構(gòu)與電流互感器具有相同的精度要求，但需要相間隔離和數(shù)據(jù)隔離。分流傳感器本身具有抗磁性，因此無需屏蔽，使得設(shè)計成本更低且外形尺寸更小。AMC131M03 24 位隔離式 ADC 集成了數(shù)據(jù)和電源隔離，輻射發(fā)射性能超過了國際無線電干擾特別委員會 11 和 25 標(biāo)準(zhǔn)。該 ADC 信噪比高、增益誤差小，可提供高精度測量，同時在 1 分鐘內(nèi)保持 7,070VPEAK 增強型隔離和 5,000VRMS 隔離。

表 1 列出了針對不同計量架構(gòu)的高精度 ADC 建議。

表 1：針對不同交流和直流計量傳感器

而推薦的高精度 ADC

結(jié)語

隨著對交流和直流充電器要求的提高，擁有一個高度精確的計量解決方案變得更加重要。高精度 ADC 能夠進(jìn)行精確的能源計算，并為您提供建設(shè)環(huán)保型交通基礎(chǔ)設(shè)施所需的靈活性。

審核編輯：劉清