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淺析充電樁的失效模式

11/28 16:09
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隨著新能源汽車市場的快速增長,對充電樁的需求也在持續(xù)增加。政府出臺了一系列政策和措施,推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和充電基礎(chǔ)設(shè)施的檢測,也為充電樁市場的發(fā)展提供了有力支持。

截至2024年7月底,全國充電基礎(chǔ)設(shè)施總量已達到1060.4萬臺,同比增長53.1%,其中所包含的公用充電樁和私人充電樁的數(shù)量都在快速增長。預(yù)計到2025年,新能源汽車保有量將大幅增加,充電樁保有量也將隨之增長。

充電樁作為新能源汽車的重要配套設(shè)施,其安全性會直接關(guān)系到用戶的生命財產(chǎn)安全。為了提高充電樁的安全性,新國標在安全性方面作出了詳細規(guī)定,如增加電子鎖、絕緣檢測、漏電流檢測、充電接口溫度監(jiān)控和泄放電路等功能,以有效避免發(fā)生人員觸電、設(shè)備燃燒等事故。

各個標準的實施會有助于推動充電樁行業(yè)的標準化、規(guī)模化發(fā)展。通過制定統(tǒng)一的標準,可以規(guī)范充電樁的生產(chǎn)、安裝和使用,提高充電樁的兼容性和通用性,降低使用成本和生產(chǎn)成本。當然,標準實施也將會促進充電樁行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,為未來電動汽車市場的爆發(fā)式增長奠定基礎(chǔ)。如下表所示是整理后的在中國和歐洲的充電樁相關(guān)準入標準。

表 1充電樁市場準入標準

隨著新能源汽車充電樁的增長,越來越多新穎獨特的設(shè)計也隨之出現(xiàn),但也會帶來各種失效模式,其中包括供電及電源故障、連接問題、充電樁內(nèi)部故障、環(huán)境因素及保護機制觸發(fā)、車輛及電池問題以及其他因素等。為了確保充電樁的正常運行和用戶的充電體驗,需要定期對充電樁進行檢查和維護,及時發(fā)現(xiàn)并排除潛在故障。

共模干擾指的是干擾電壓在信號線及其回線(一般稱為信號地線)上的幅度相同,這里的電壓以附近任何一個物體(大地、金屬機箱、參考地線板等)為參考電位,干擾電流回路則是在導線與參考物體構(gòu)成的回路中流動。

圖 1共模干擾簡易示、意圖

這次分析的是在設(shè)計端從而導致的概率性RCD誤報問題;在設(shè)計充電樁PCBA時,客戶由于整樁的體積以及成本的限制,兩個及以上的繼電器共用一個續(xù)流二極管,而多個繼電器的沖擊會相互疊加,從而造成更大的干擾;繼電器是感性器件,繼電器在上電和斷電的時候,都會產(chǎn)生瞬間的干擾,繼電器的吸收回路過長,續(xù)流二極管距離過遠,形成天線效果使繼電器的疊加沖擊輻射到整個PCBA上,引起PCBA上的信號線、電源、地的電壓全都出現(xiàn)不同程度的干擾,最后整樁的表現(xiàn)是RCD概率性誤報。

圖 2 實測共模干擾信號

共模干擾是一種電磁干擾現(xiàn)象,如上文所述的RCD誤報只是其中一種概率性的故障,嚴重的可能會導致充電樁的電氣性能下降。例如,共模干擾可能引起充電樁的過熱、過流或過壓等故障,甚至可能損壞充電樁與之相連的電動汽車電池。

為了降低共模干擾對充電樁電氣性能的影響,可以采取一系列措施,如使用屏蔽電纜、接地技術(shù)、濾波器等。這些措施可以有效地減少共模干擾的傳播和耦合,從而提高充電樁的電氣性能和穩(wěn)定性。

總的來說,共模干擾是充電樁設(shè)計中需要重視的問題。通過合理的設(shè)計可以有效地降低共模干擾對充電樁電氣性能的影響,確保充電樁的安全、可靠和高效運行。

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