電動汽車對充電技術(shù)的要求

隨著電動汽車的逐步推廣和產(chǎn)業(yè)化以及電動汽車技術(shù)的日益發(fā)展，電動汽車對充電站的技術(shù)要求體現(xiàn)了一致的趨勢，要求充電站盡可能向以下目標靠近。1、充電快速化相比發(fā)展前景良好的鎳氫和鋰離子動力蓄電池而言，傳統(tǒng)鉛酸類蓄電池以其技術(shù)成熟、成本低、電池容量大、跟隨負荷輸出特性好和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，但同樣存在著比能量低、一次充電續(xù)駛里程短的問題。因此，在目前動力電池不能直接提供更多續(xù)駛里程的情況下，如果能夠?qū)崿F(xiàn)電池充電快速化，從某種意義上也就解決了電動汽車續(xù)駛里程短這個致命弱點。2、充電通用化在多種類型蓄電池、多種電壓等級共存的市場背景下，用于公共場所的充電裝置必須具有適應(yīng)多種類型蓄電池系統(tǒng)和適應(yīng)各種電壓等級的能力，即充電系統(tǒng)需要具有充電廣泛性，具備多種類型蓄電池的充電控制算法，可與各類電動汽車上的不同蓄電池系統(tǒng)實現(xiàn)充電特性匹配，能夠針對不同的電池進行充電。因此，在電動汽車商業(yè)化的早期，就應(yīng)該制定相關(guān)政策措施，規(guī)范公共場所用充電裝置與電動汽車的充電接口、充電規(guī)范和接口協(xié)議等。3、充電智能化制約電動汽車發(fā)展及普及的最關(guān)鍵問題之一，是儲能電池的性能和應(yīng)用水平。優(yōu)化電池智能化充電方法的目標是要實現(xiàn)無損電池的充電，監(jiān)控電池的放電狀態(tài)，避免過放電現(xiàn)象，從而達到延長電池的使用壽命和節(jié)能的目的。充電智能化的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：●優(yōu)化的、智能充電技術(shù)和充電機、充電站;●電池電量的計算、指導(dǎo)和智能化管理;●電池故障的自動診斷和維護技術(shù)等。4、電能轉(zhuǎn)換高效化電動汽車的能耗指標與其運行能源費緊密相關(guān)。降低電動汽車的運行能耗，提高其經(jīng)濟性，是推動電動汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素之一。對于充電站，從電能轉(zhuǎn)換效率和建造成本上考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇具有電能轉(zhuǎn)換效率高，建造成本低等諸多優(yōu)點的充電裝置。5、充電集成化本著子系統(tǒng)小型化和多功能化的要求，以及電池可靠性和穩(wěn)定性要求的提高，充電系統(tǒng)將和電動汽車能量管理系統(tǒng)集成為一個整體，集成傳輸晶體管、電流檢測和反向放電保護等功能，無需外部組件即可實現(xiàn)體積更小、集成化更高的充電解決方案，從而為電動汽車其余部件節(jié)約出布置空間，大大降低系統(tǒng)成本，并可優(yōu)化充電效果，延長電池壽命電池充電解決方案事實上，所有3G手機都采用鋰離子電池作為主電源。由于散熱及空間的限制，設(shè)計師必須仔細考慮選用何種類型的電池充電器，以及還需要哪些特性來確保對電池進行安全及精確的充電。線性鋰離子電池充電器的一個明顯趨勢是封裝尺寸繼續(xù)減小。但值得關(guān)注的是在充電周期(尤其在高電流階段)冷卻IC所需的板空間或通風條件。充電器的功耗會使IC的接合部溫度上升。加上環(huán)境溫度，它會達到足夠高的水平，使IC過熱并降低電路可靠性。此外，如果過熱，許多充電器會停止充電周期，只有當接合部溫度下降后才恢復(fù)工作。如果這種高溫持續(xù)存在，那么充電器“停止和開始”的反復(fù)循環(huán)也將繼續(xù)發(fā)生，從而延長充電時間。為減少這些風險，用戶只能選擇減小充電電流來延長充電時間或增大板面積來散熱。因此，由于增加了PCB散熱面積及熱保護材料，整個系統(tǒng)成本也將上升。對此問題有兩種解決方案。首先，需要一種智能的線性鋰離子電池充電器，它不必為擔心散熱而犧牲PCB面積，并采用一種小型的熱增強封裝，允許它監(jiān)視自己的接合部溫度以防止過熱。如果達到預(yù)設(shè)的溫度閾值，充電器能自動減少充電電流以限制功耗，從而使芯片溫度保持在安全水平。第二種解決方案是使用一種即使充電電流很高時也幾乎不發(fā)熱的充電器。這要求使用脈沖充電器，它是一種完全不同于線性充電器的技術(shù)。脈沖充電器依靠經(jīng)過良好調(diào)節(jié)且電流受限的墻上適配器來充電。方案一：LTC4059A線性電池充電器LTC4059A是一款用于單節(jié)鋰離子電池的線性充電器，它無需使用三個分立功率器件，可快速充電而不用擔心系統(tǒng)過熱。監(jiān)視器負責報告充電電流值，并指示充電器是何時與輸入電源連接的。它采用盡可能小的封裝但沒有犧牲散熱性能。整個方案僅需兩個分立器件(輸入電容器和一個充電電流編程電阻)，占位面積為2.5mm×2.7mm。LTC4059A采用2mm×2mmDFN封裝，占位面積只有SOT-23封裝的一半，并能提供大約60℃/W的低熱阻，以提高散熱效率。通過適當?shù)腜CB布局及散熱設(shè)計，LTC4059A可以在輸入電壓為5V的情況下以最高900mA的電流對單節(jié)鋰離子電池安全充電。此外，設(shè)計時無需考慮最壞情況下的功耗，因為LTC4059A采用了專利的熱管理技術(shù)，可以在高功率條件(如環(huán)境溫度過高)下自動減小充電電流。方案二：帶過流保護功能的LTC4052脈沖充電器LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，用于單節(jié)4.2V鋰離子/鋰聚合物電池。當輸入電壓為5.25V并以0.8A電流進行快速充電時，LTC4052的功耗大約為280mW，而線性充電器解決方案的功耗則高達1.8W。與采用電感來獲得高效率和低散熱的開關(guān)充電器不同，LTC4052采用無電感設(shè)計。利用LTC4052設(shè)計的700mA至2A鋰離子/鋰聚合物電池充電器電路僅占70mm2的面積，且高度低于1.7mm。通過將功耗減至最低水平，LTC4052可放寬終端設(shè)備對熱設(shè)計的要求，允許采用更小的封裝、更小的散熱氣流以及更小的PCB面積，而且能消除熱點，從而無需使用散熱片或風扇。

LTC4052需要一個電流受限的墻上適配器，以控制充電電流的大小。它還需配備過流保護電路，以便在意外使用較高電流或墻上適配器發(fā)生故障時能提供保護。LTC4052是一款全集成的