【導讀】suizhezhongxinghuoshangyongcheliangdedianqihuayuelaiyuebeirenke
，geibidiandongqichegengdadedianchichongdianbiandeyuelaiyuezhongyao。yinweishijianjiushijinqian，youqishizaiwuliufangmian
，shouxuanfanganshizengjiachongdiangonglvhuofenpeichongdiandekongxianshijian。zhexiepianhaodaozhilesanzhongbutongdechongdianchangjing。

專用電力電子解決方案的三種場景

suizhezhongxinghuoshangyongcheliangdedianqihuayuelaiyuebeirenke，geibidiandongqichegengdadedianchichongdianbiandeyuelaiyuezhongyao。yinweishijianjiushijinqian，youqishizaiwuliufangmian，shouxuanfanganshizengjiachongdiangonglvhuofenpeichongdiandekongxianshijian。zhexiepianhaodaozhilesanzhongbutongdechongdianchangjing。

場景1: 停車場充電和車隊運營

現代電池技術和尖端功率半導體解決方案使高效基礎設施的設計成為可能。上圖描繪了當代停車場為公交車隊充電的情況。

停車場充電是當地車隊運營的最佳選擇，尤其是公共汽車和送貨車輛。它們在相對固定的路線上運行，在夜間時段閑置。

zhezhongxingshidechongdianjianshaoleduichongdiandianyuandexuqiu，bingtigonglegengduodenengyuanguanlixuanxiang。baokuogudingdianchizainei，jianggongjiaochechongdianshijianyuguoshengnengliangdeshijiantuogouyechengweiyizhongxuanze。

今天常見的電動公交車的電池容量從250到500千瓦時不等
，這使它們能夠在不充電的情況下運行一個班次。單個停車場充電機隻需要在夜間為一輛汽車充電，即使在6小時內充電500千瓦時的80%
，70千瓦也足夠了。當然，這要乘以整個停車場必須同時充電的車輛數量。

典型的充電機原理圖包括一個可適應直流鏈路電壓的輸入級、一個輸出整流器以及兩者之間的電流隔離級，如圖2所示。

圖2:雙向充電機原理圖和推薦元件

通常
，充電機以模塊化方式從子係統中構建
，這些子係統可以堆疊以增加輸出功率。大多數標準設計的特點是每個子係統15-60 kW，元件的選擇因功率輸出要求和冷卻偏好而異。盡管強製空氣冷卻範圍為10至15kW的單元廣泛采用分立器件，但功率較高的單元采用液體冷卻，主要由多個功率模塊構成。

並(bing)聯(lian)單(dan)元(yuan)是(shi)增(zeng)加(jia)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)另(ling)一(yi)種(zhong)選(xuan)擇(ze)，同(tong)時(shi)也(ye)建(jian)立(li)了(le)功(gong)能(neng)係(xi)統(tong)冗(rong)餘(yu)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)能(neng)夠(gou)在(zai)單(dan)個(ge)模(mo)塊(kuai)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)以(yi)較(jiao)低(di)的(de)功(gong)率(lv)運(yun)行(xing)係(xi)統(tong)
，而(er)不(bu)是(shi)失(shi)去(qu)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)。

tingchechangchongdianyeweiercidianwangfuwudeshiyongdakailedamen。gudingchunengyouzhuyujianshaodianwangdefuhe
，zainengyuanxuqiugaodeshihou，shenzhikeyiweidianwangtigongzhichi。dingqichongdianhefuzaipinghengyechengweiyizhongxuanze。chongdianshijiankenenghuiyuguoshengdenengyuanzhouqibaochiyizhi
，zhekenenghuidaozhiyejiandenengyuanjiagejiaodi，shenzhichuxianfuzhi。

有you固gu定ding時shi間jian表biao的de車che隊dui不bu需xu要yao同tong時shi充chong滿man電dian。車che輛liang之zhi間jian共gong享xiang能neng源yuan也ye是shi可ke能neng的de，那na些xie沒mei有you計ji劃hua投tou入ru使shi用yong的de車che輛liang可ke以yi貢gong獻xian它ta們men儲chu存cun的de能neng量liang。總zong體ti而er言yan，作zuo為wei較jiao大da工gong業ye區qu的de停ting車che場chang也ye可ke以yi成cheng為wei太tai陽yang能neng發fa電dian站zhan。

場景2：機會充電

沿yan著zhe預yu定ding路lu線xian運yun營ying的de車che隊dui車che輛liang可ke以yi通tong過guo更geng頻pin繁fan地di增zeng加jia較jiao少shao的de能neng量liang來lai擴kuo大da行xing駛shi裏li程cheng。這zhe被bei稱cheng為wei機ji會hui充chong電dian，如ru果guo它ta以yi完wan全quan自zi動dong化hua的de方fang式shi進jin行xing
，效xiao果guo最zui好hao。

機會充電有兩種推薦的解決方案。

被(bei)稱(cheng)為(wei)受(shou)電(dian)弓(gong)的(de)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)允(yun)許(xu)大(da)型(xing)電(dian)觸(chu)點(dian)在(zai)更(geng)遠(yuan)的(de)距(ju)離(li)上(shang)移(yi)動(dong)
，並(bing)安(an)全(quan)地(di)與(yu)其(qi)對(dui)應(ying)物(wu)接(jie)觸(chu)。受(shou)電(dian)弓(gong)是(shi)一(yi)種(zhong)經(jing)過(guo)驗(yan)證(zheng)的(de)可(ke)靠(kao)技(ji)術(shu)，廣(guang)泛(fan)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)有(you)軌(gui)電(dian)車(che)和(he)鐵(tie)路(lu)應(ying)用(yong)中(zhong)。受(shou)電(dian)弓(gong)根(gen)據(ju)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)分(fen)為(wei)自(zi)上(shang)而(er)下(xia)和(he)自(zi)下(xia)而(er)上(shang)兩(liang)種(zhong)係(xi)統(tong)。自(zi)下(xia)而(er)上(shang)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)係(xi)統(tong)安(an)裝(zhuang)在(zai)車(che)輛(liang)上(shang)
，並(bing)與(yu)車(che)站(zhan)聯(lian)係(xi)。自(zi)上(shang)而(er)下(xia)的(de)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)是(shi)車(che)站(zhan)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，並(bing)被(bei)下(xia)放(fang)到(dao)車(che)輛(liang)上(shang)。圖(tu)3顯示了如何設置受電弓充電。

圖3：機會充電的自上而下的受電弓

基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)建(jian)設(she)仍(reng)限(xian)於(yu)路(lu)邊(bian)。因(yin)此(ci)，可(ke)以(yi)建(jian)造(zao)這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)施(shi)
，以(yi)升(sheng)級(ji)當(dang)地(di)有(you)合(he)適(shi)電(dian)源(yuan)的(de)現(xian)有(you)電(dian)站(zhan)。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)很(hen)少(shao)發(fa)生(sheng)

，因(yin)此(ci)通(tong)過(guo)電(dian)池(chi)存(cun)儲(chu)來(lai)緩(huan)衝(chong)充(chong)電(dian)站(zhan)是(shi)一(yi)種(zhong)被(bei)廣(guang)泛(fan)接(jie)受(shou)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)

，這(zhe)可(ke)以(yi)將(jiang)車(che)輛(liang)的(de)高(gao)功(gong)率(lv)充(chong)電(dian)與(yu)固(gu)定(ding)電(dian)池(chi)的(de)再(zai)充(chong)電(dian)分(fen)開(kai)。

通常我們會采用125-250 kW的功率水平。

在zai開kai始shi充chong電dian過guo程cheng之zhi前qian，充chong電dian電dian壓ya和he電dian流liu在zai充chong電dian站zhan和he車che輛liang的de電dian池chi管guan理li係xi統tong之zhi間jian保bao持chi一yi致zhi。由you於yu所suo涉she及ji的de高gao功gong率lv，通tong過guo受shou電dian弓gong充chong電dian的de始shi終zhong會hui是shi直zhi接jie接jie觸chu車che輛liang電dian池chi的de直zhi流liu充chong電dian。

對(dui)於(yu)未(wei)來(lai)的(de)安(an)裝(zhuang)
，受(shou)電(dian)弓(gong)是(shi)推(tui)薦(jian)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，特(te)別(bie)是(shi)對(dui)於(yu)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)
，因(yin)為(wei)它(ta)不(bu)涉(she)及(ji)需(xu)要(yao)精(jing)確(que)處(chu)理(li)的(de)插(cha)頭(tou)或(huo)電(dian)線(xian)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)地(di)處(chu)理(li)不(bu)同(tong)高(gao)度(du)的(de)車(che)輛(liang)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)在(zai)構(gou)造(zao)上(shang)允(yun)許(xu)車(che)站(zhan)和(he)車(che)輛(liang)之(zhi)間(jian)的(de)錯(cuo)位(wei)。

這在智能手機等移動設備上也很受歡迎，可以考慮升級無線電力傳輸(WPT)以適應大規模能源傳輸的需求。SAE J2594詳xiang細xi描miao述shu了le車che輛liang規gui模mo係xi統tong的de無wu線xian功gong率lv傳chuan輸shu。無wu線xian充chong電dian係xi統tong本ben質zhi上shang有you兩liang個ge獨du立li的de部bu分fen
，都dou通tong過guo磁ci通tong量liang交jiao換huan能neng量liang。為wei了le避bi免mian犧xi牲sheng過guo多duo的de傳chuan輸shu效xiao率lv，SAE J2594為它們設定了至少達到80%傳輸效率的目標。如圖4所示
，工作頻率範圍為80-140 kHz的串聯補償諧振電路可以用來滿足這一要求。

圖4：串聯補償諧振WPT設置

許多輸入整流器拓撲值得考慮
，包括作為成本優化解決方案的靜態二極管整流器或基於晶閘管的版本。Vienna整流器是一種常見的解決方案
，因為它擁有出色的EMI性能，可以減少濾波所需的工作量，並且具有可調的直流鏈路電壓。根據標準要求

，在80至140 kHz的高開關頻率下驅動發送線圈
，可以考慮使用低開關損耗的IGBTs或用於直流-直流轉換級的碳化矽MOSFET。

感gan應ying式shi充chong電dian機ji必bi須xu安an裝zhuang在zai車che輛liang可ke以yi到dao達da的de地di方fang。與yu受shou電dian弓gong相xiang反fan
，它ta會hui嚴yan重zhong影ying響xiang到dao基ji礎chu設she施shi，特te別bie是shi公gong共gong交jiao通tong。因yin此ci，感gan應ying式shi充chong電dian對dui於yu半ban公gong共gong區qu域yu來lai說shuo
，是shi一yi種zhong合he適shi的de解jie決jue方fang案an。例li如ru，機ji場chang行xing李li手shou推tui車che可ke以yi受shou益yi於yu無wu線xian電dian力li傳chuan輸shu，因yin為wei其qi功gong率lv水shui平ping、所涉及的能量和地形條件都符合應用的要求。

場景3：單獨長途運營

按(an)照(zhao)長(chang)途(tu)物(wu)流(liu)的(de)要(yao)求(qiu)，在(zai)隨(sui)機(ji)路(lu)線(xian)上(shang)旅(lv)行(xing)需(xu)要(yao)單(dan)獨(du)的(de)高(gao)功(gong)率(lv)充(chong)電(dian)
，這(zhe)類(lei)似(si)於(yu)現(xian)在(zai)的(de)加(jia)油(you)站(zhan)。這(zhe)種(zhong)高(gao)功(gong)率(lv)充(chong)電(dian)需(xu)要(yao)成(cheng)為(wei)現(xian)有(you)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，以(yi)便(bian)將(jiang)電(dian)動(dong)卡(ka)車(che)無(wu)縫(feng)集(ji)成(cheng)到(dao)移(yi)動(dong)領(ling)域(yu)。

使用高達1500 V的直流電壓和高達3000 A的最大充電電流，以超過2 MW的充電便成為可能。

在2兆瓦的充電條件下，充電 500千瓦時可以在大約15分鍾內完成
，可再行駛300公裏，這很好地涵蓋了司機必須遵守法律要求的休息時間。然而，城市400V以下的低壓三相電網將無法支持這一功率水平。

在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，必bi須xu考kao慮lv在zai本ben地di供gong電dian的de前qian提ti條tiao件jian是shi中zhong壓ya供gong電dian。雖sui然ran使shi用yong固gu定ding電dian池chi進jin行xing緩huan衝chong是shi一yi種zhong潛qian在zai的de選xuan擇ze

，但dan存cun儲chu容rong量liang將jiang變bian得de相xiang對dui較jiao大da。

womenbudebushiyongzhongyabianyaqi，zheweizhaowajichongdianjitigongleyigeyouqiantudexuanze。womenxiangdaodebushianbilizengjiayongyugeikechechongdiandejiegou，ershiyanyongdianjiezhongyibeiguangfanjieshoudefangan。tu5描述了相關的高功率設置。

圖5：采用B12C的大功率充電拓撲圖，也稱為B6C-2P

這種方法隻有一個能量轉換級，將電流隔離級從較小的單個轉換器轉移到中壓變壓器，可以將功率轉換級的效率提高到99%以上。同時
，它最大限度地減少了每千瓦安裝的資源數量，由壓製元件構建的器件減少了空間需求。

當進入兆瓦級時，基於晶閘管的解決方案將出色的效率與膠囊型設備前所未有的壽命和可靠性結合在一起。

zheyangdejichusheshixitongxuyaodaliangdeyunxingzhouqi，bingduifuwushijiantichuletebiedeqiwang。zaishejidezaoqijieduan
，shejirenyuanxuyaokaolvzhelianggeyinsu。jinguanjishuhetuopukenengkanqilaiguoshile，dangenggaodexiaolv
、更geng低di的de成cheng本ben和he更geng小xiao的de空kong間jian要yao求qiu使shi其qi成cheng為wei顯xian而er易yi見jian的de選xuan擇ze。當dang未wei來lai的de自zi動dong駕jia駛shi商shang用yong車che需xu要yao更geng高gao的de額e定ding功gong率lv以yi進jin一yi步bu減jian少shao充chong電dian時shi間jian時shi，這zhe種zhong方fang法fa將jiang至zhi關guan重zhong要yao
，因yin為wei司si機ji不bu需xu要yao休xiu息xi。

（來源：Littelfuse公司）

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