盡管范圍焦慮正在從反對(duì)采用電動(dòng)汽車(chē)的短名單中消失，但它已被充電速度焦慮所取代。對(duì)于要求苛刻的消費(fèi)市場(chǎng)，快速直流充電系統(tǒng)正在成為首選方式。

雖然電動(dòng)汽車(chē) (EV) 的采用曲線不斷向好轉(zhuǎn)，但汽車(chē)行業(yè)正在應(yīng)對(duì)剩余的續(xù)航里程焦慮和電池壽命恐懼。

通過(guò)改進(jìn) EV 電子設(shè)備（例如電源管理和電機(jī)控制）以及增加的能量存儲(chǔ)密度，汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)大大減輕了對(duì)續(xù)航里程和容量的擔(dān)憂。電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間背后仍然存在合理的擔(dān)憂。這就是為什么電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)必須采用先進(jìn)的快速電池充電系統(tǒng)并將其提供給公眾的原因。

更快的充電將增加電動(dòng)汽車(chē)的采用，因?yàn)樗�直接解決了用戶感知到的問(wèn)題。它在財(cái)務(wù)上也有利可圖，因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)充電市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到 2025 年安裝量將超過(guò) 900 萬(wàn)臺(tái)。 2019 年，電動(dòng)汽車(chē)充電器市場(chǎng)約為 40 億美元，到 2027 年應(yīng)達(dá)到 255 億美元 (https://www. alliedmarketresearch.com/）。到 2027 年，全球電動(dòng)汽車(chē)充電站市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到 30,758,000 臺(tái)。在為電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，有幾種可用的方法。目前正在部署高速公路和城市充電站，但在家充電的能力是一個(gè)主要的市場(chǎng)趨勢(shì)。大多數(shù)個(gè)人乘用車(chē)會(huì)在夜間停放，這使得在家充電比在其他地方充電更容易且通常更便宜。然而，

充電類型

最常見(jiàn)的壁式插頭充電器被稱為 1 級(jí)和 2 級(jí)系統(tǒng)。由于 EV 電池使用直流電流充電，因此需要一個(gè)轉(zhuǎn)換階段。在某些部署中使用車(chē)載交流充電器更實(shí)惠，因?yàn)檐?chē)載電源轉(zhuǎn)換階段取代了任何所需的內(nèi)部充電系統(tǒng)。然而，車(chē)載轉(zhuǎn)換電路限制了功率容量和充電時(shí)間（見(jiàn)圖 1）。

圖 1. 各種級(jí)別的交流和直流電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)。圖片由 Bodo's Power Systems 提供

3 級(jí)直流快速充電可提供更高的電壓，并且可以為一些高達(dá) 800 伏的插電式電動(dòng)汽車(chē)充電，從而實(shí)現(xiàn)非�？焖俚某潆�。由于成本原因，該解決方案最適合住宅和商業(yè)建筑以及設(shè)施。對(duì)于大多數(shù)家庭部署，目前以高達(dá) 50 安培的水平運(yùn)行的高功率 2 級(jí)系統(tǒng)被證明是最好的主流解決方案。

家用直流快速充電系統(tǒng)正在成為不斷增長(zhǎng)的電動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。在開(kāi)發(fā)面向消費(fèi)者的資本貨物時(shí)，壽命和可靠性與購(gòu)買(mǎi)決策中的成本效益相競(jìng)爭(zhēng)。經(jīng)濟(jì)高效地提高電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率、安全性和性能，可以提高消費(fèi)者的接受度。電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的四個(gè)方面涉及測(cè)量電流、確保嚴(yán)格的功率因數(shù)校正、頻率管理和解決熱問(wèn)題。每個(gè)都相互影響以影響系統(tǒng)的整體性能。

圖 2. 快速直流汽車(chē)充電系統(tǒng)大大減少了為電動(dòng)汽車(chē)充電并將其重新上路所需的時(shí)間。圖片由 Bodo's Power Systems 提供

電流測(cè)量

除了確定功率輸出，電流測(cè)量還可以幫助管理熱性能。不良的熱管理具有破壞性且成本高昂，如果處理得當(dāng)，可以顯著提高性能、安全性和成本效益。電流測(cè)量提供早期故障檢測(cè)和實(shí)時(shí)性能信息等。許多電力系統(tǒng)需要指示超出范圍的電流狀況、過(guò)電流狀況或其他性能損失，以預(yù)測(cè)和解決潛在的熱問(wèn)題。電力電子設(shè)備的性能以及由此產(chǎn)生的系統(tǒng)熱問(wèn)題的危險(xiǎn)范圍從接地故障和短路到在極端功率水平和超出系統(tǒng)支持能力的負(fù)載條件下運(yùn)行。

就電源系統(tǒng)中的電流感應(yīng)而言，與使用運(yùn)算放大器和比較器的板組裝解決方案相比，集成感應(yīng)解決方案可顯著節(jié)省占用空間。非集成實(shí)施的規(guī)模將根據(jù)所選的實(shí)際組件而有所不同，但它會(huì)比單一封裝解決方案大。如果我們對(duì)這種類型的設(shè)備使用傳統(tǒng)的組件封裝尺寸，大約 2~3 毫米，這會(huì)導(dǎo)致解決方案占位面積達(dá)數(shù)十毫米。

過(guò)流檢測(cè)

根據(jù)定義，電流測(cè)量是防止電子系統(tǒng)損壞的過(guò)流和欠流保護(hù)的一個(gè)關(guān)鍵方面。在現(xiàn)代系統(tǒng)的速度、功率水平和永遠(yuǎn)在線方面，除了防止災(zāi)難性故障之外，保險(xiǎn)絲在任何方面都不再適用于先進(jìn)的電源產(chǎn)品。除了在過(guò)流情況下切斷電源之外，使用保險(xiǎn)絲進(jìn)行保護(hù)并不會(huì)為您提供有關(guān)電源系統(tǒng)實(shí)際性能的任何信息。使用電流傳感器，可以針對(duì)給定應(yīng)用優(yōu)化過(guò)流檢測(cè)響應(yīng)。整個(gè)系統(tǒng)的電路保護(hù)和安全性至關(guān)重要，像 ACEINNA 這樣的電流檢測(cè)解決方案非常適合過(guò)流檢測(cè)，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅？斓捻憫?yīng)和大電流測(cè)量范圍。被隔離，

將隔離等方面與核心各向異性磁阻 (AMR) 技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)建了精確且非接觸式的傳感器。與分流加隔離放大器解決方案相比，這種電流檢測(cè)方式可優(yōu)化性能并支持溫度校正，從而降低客戶設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。此外，通過(guò)在高側(cè)使用新納電流傳感器等設(shè)備，可以檢測(cè)相電流的接地故障（可能由于接線錯(cuò)誤、老化等），從而保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。電能質(zhì)量對(duì)于高效運(yùn)行至關(guān)重要，而功率因數(shù)是其中的重要組成部分。功率因數(shù)衡量所用輸入功率的效率，是有功功率與視在功率之比。如果您的功率因數(shù)不好，例如低于 95%，它導(dǎo)致做同樣的工作需要更多的電流。功率因數(shù)校正 (PFC) 提高了該比率和電能質(zhì)量。PFC 可降低電網(wǎng)壓力、提高設(shè)備能效并降低電力成本，同時(shí)降低系統(tǒng)故障的不穩(wěn)定性和風(fēng)險(xiǎn)。

產(chǎn)生與負(fù)載（例如靠近負(fù)載的電池充電器）吸收的能量相反的無(wú)功能量，可提高功率因數(shù)，并在負(fù)載點(diǎn)以所需的實(shí)時(shí)水平進(jìn)行理想的補(bǔ)償。在低壓側(cè)的 PFC 設(shè)備上使用電流傳感器可提高可用功率。說(shuō)到諧波失真，AC/DC逆變器前端需要PFC，而且大多數(shù)時(shí)候需要AC/DC前端模塊的原副邊隔離，ACEINNA的電流傳感器不僅簡(jiǎn)化了整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但降低了實(shí)施成本。

圖 3.除電動(dòng)汽車(chē)外，微小電流傳感器還用于多種應(yīng)用。圖片由 Bodo's Power Systems 提供

開(kāi)關(guān)頻率

隨著對(duì)更高性能的需求不斷增加，CPU、DSP 和其他此類設(shè)備的耗電量越來(lái)越大。增加穩(wěn)壓器頻率可降低所涉及電源電路的尺寸和電路板占位面積要求，同時(shí)增加功率密度。然而，隨著頻率的增加，開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)增加，主要是由于開(kāi)啟期間的高端損耗以及體二極管傳導(dǎo)損耗。這些力量限制了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻率。

高級(jí)快速開(kāi)關(guān)電路中的電流測(cè)量需要實(shí)時(shí)跟蹤電流，以盡可能提高效率。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)還需要智能電流測(cè)量，以創(chuàng)建控制算法以獲得更好的性能。新納的高精度和高帶寬電流解決方案提高了系統(tǒng)的效率，同時(shí)由于其高相位裕度而簡(jiǎn)化了電流控制設(shè)計(jì)。

圖 4. 支持 SiC 和 GaN 的ACEINNIA 電流傳感器。圖片由 Bodo's Power Systems 提供

加速電動(dòng)汽車(chē)普及和市場(chǎng)可行性的快速充電系統(tǒng)市場(chǎng)需要先進(jìn)、高效且具有成本效益的充電解決方案�？焖僦绷鞒潆娛歉鼉�(yōu)選的電動(dòng)汽車(chē)充電形式之一，使用先進(jìn)的電流傳感來(lái)優(yōu)化此類系統(tǒng)，將確保產(chǎn)品在快速增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車(chē)充電市場(chǎng)中取得成功。