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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(chǎng)的快速增長(zhǎng),對(duì)充電樁的需求也在持續(xù)增加。政府出臺(tái)了一系列政策和措施,推動(dòng)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(cè),也為充電樁市場(chǎng)的發(fā)展提供了有力支持。

截至2024年7月底,全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施總量已達(dá)到1060.4萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)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(zhǎng)。預(yù)計(jì)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(zhǎng)。

充電樁作為新能源汽車的重要配套設(shè)施,其安全性會(huì)直接關(guān)系到用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。為了提高充電樁的安全性,新國(guó)標(biāo)在安全性方面作出了詳細(xì)規(guī)定,如增加電子鎖、絕緣檢測(cè)、漏電流檢測(cè)、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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施會(huì)有助于推動(dòng)充電樁行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?;l(fā)展。通過(guò)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),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(dāng)然,標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施也將會(huì)促進(jìn)充電樁行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí),為未來(lái)電動(dòng)汽車市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。如下表所示是整理后的在中國(guó)和歐洲的充電樁相關(guān)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。

表 1充電樁市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)

隨著新能源汽車充電樁的增長(zhǎng),越來(lái)越多新穎獨(dú)特的設(shè)計(jì)也隨之出現(xiàn),但也會(huì)帶來(lái)各種失效模式,其中包括供電及電源故障、連接問(wèn)題、充電樁內(nèi)部故障、環(huán)境因素及保護(hù)機(jī)制觸發(fā)、車輛及電池問(wèn)題以及其他因素等。為了確保充電樁的正常運(yùn)行和用戶的充電體驗(yàn),需要定期對(duì)充電樁進(jìn)行檢查和維護(hù),及時(shí)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(hào)線及其回線(一般稱為信號(hào)地線)上的幅度相同,這里的電壓以附近任何一個(gè)物體(大地、金屬機(jī)箱、參考地線板等)為參考電位,干擾電流回路則是在導(dǎo)線與參考物體構(gòu)成的回路中流動(dòng)。

圖 1共模干擾簡(jiǎn)易示、意圖

這次分析的是在設(shè)計(jì)端從而導(dǎo)致的概率性RCD誤報(bào)問(wèn)題;在設(shè)計(jì)充電樁PCBA時(shí),客戶由于整樁的體積以及成本的限制,兩個(gè)及以上的繼電器共用一個(gè)續(xù)流二極管,而多個(gè)繼電器的沖擊會(huì)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(shí)候,都會(huì)產(chǎn)生瞬間的干擾,繼電器的吸收回路過(guò)長(zhǎng),續(xù)流二極管距離過(guò)遠(yuǎn),形成天線效果使繼電器的疊加沖擊輻射到整個(gè)PCBA上,引起PCBA上的信號(hào)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(bào)。

圖 2 實(shí)測(cè)共模干擾信號(hào)

共模干擾是一種電磁干擾現(xiàn)象,如上文所述的RCD誤報(bào)只是其中一種概率性的故障,嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)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(guò)熱、過(guò)流或過(guò)壓等故障,甚至可能損壞充電樁與之相連的電動(dòng)汽車電池。

為了降低共模干擾對(duì)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(lái)說(shuō),共模干擾是充電樁設(shè)計(jì)中需要重視的問(wèn)題。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)可以有效地降低共模干擾對(duì)充電樁電氣性能的影響,確保充電樁的安全、可靠和高效運(yùn)行。

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