01 引言
自2020年，國家將充電樁納入新基建并大力發(fā)展，各類企業(yè)積極入局，現已進入行業(yè)發(fā)展關鍵期，將迎來爆發(fā)增長。預計到2030年，中國新能源汽車累計銷量將達到6420萬輛，《電動汽車充電基礎設施發(fā)展指南》中提到的建設目標是車樁比基本達到1:1，但目前的車樁比保持在3:1附近。充電樁仍存在較大的缺口，現保守估計2025年左右車樁比達到2:1左右，當前市場規(guī)模不足300億，根據目前對新能源汽車銷量的預測可大致計算出2025年充電樁市場規(guī)模將突破1035億元，發(fā)展前景巨大。
充電樁典型產品(圖1)及現在主流的連接方式C(圖2)如下所示。
2 典型產品
圖1 充電樁產品圖
2 交流充電樁連接方式C
將電動汽車和交流電網連接時，充電樁使用帶有車輛插頭的活動電纜。配置符合國家標準的7芯交流充電插座，按照國家標準定義的電氣、尺寸安裝充電插座。采用樁帶插座的模式，也是目前行業(yè)上最流行，電纜獨立活動，提供用戶更方便的應用，可降低整機成本、易裝配。
圖2 充電樁連接方式C
02 交流充電樁典型拓撲和工作原理
以某款交流汽車充電樁為例，整機的框架結構如圖3所示。
圖3 交流充電樁框圖
2 主要由電氣模塊、計費及充電控制模塊、人機交互模塊、通訊模塊和后臺服務器五大部分組成。
2 電氣模塊
包括交流接觸器、漏電斷路器、電壓電流監(jiān)測、交流充電插頭及電纜、安全防護裝置等。
2 計費及充電控制模塊
包括電壓電流采集單元、二維碼認證、充電控制單元、計費控制單元。電壓電流采集可以采用電能表對充電電量進行計量，也可以用被檢測機構認證過的計量模塊實現。
2 人機交互模塊
包括指示燈、智能手機、刷卡器RFID、觸摸顯示屏等。
2 通訊模塊
充電樁、智能手機和后臺，三方互相通訊。
2 后臺服務器
強大的后臺管理功能，可實現遠程升級、負載平臺的運維功能、子賬戶管理、賬單管理、權限設置、監(jiān)控展示、充電啟停功能等。
03 上海貝嶺為汽車交流充電樁提供的產品解決方案
經過多年的積累，上海貝嶺可提供一整套覆蓋接口、數字隔離、存儲、計量、電源管理、MOSFET的汽車交流充電樁解決方案。
2 接口
上海貝嶺RS-485產品系列豐富，所有產品均滿足TIA/EIA-485-A標準，并有多款產品通過國家電網計量中心檢驗，產品針對電力行業(yè)應用的復雜性進行了專門設計，擁有多項專利。針對汽車交流充電樁，RS-485系列產品如表1所示。
表1 RS-485選型表
|
產品型號 |
工作電壓 |
最高速率 |
工作電流 |
節(jié)點數量 |
ESD（接觸放電） |
工作溫度范圍 |
封裝形式 |
|
BL3085(I47) |
3.3~5V |
500kbps |
0.4mA |
256 |
±15KV |
-40℃~85℃ |
SOP8 |
|
BL1587 |
5V |
2Mbps |
0.9mA |
128 |
±15KV |
-40℃~85℃ |
SOP8 |
|
BL1590 |
3.3~5V |
16Mbps |
1.5mA |
32 |
±15KV |
-40℃~125℃ |
SOP8 |
上海貝嶺生產的具備高ESD保護的RS-232收發(fā)器產品，支持3V~5.5V寬電壓供電、可工作于250kbps的傳輸速率，是一個雙驅動器／雙接收器芯片，產品如表2所示。
表2 RS-232選型表
|
產品型號 |
工作電壓 |
傳輸速率 |
ESD（接觸放電） |
ESD（空氣放電） |
發(fā)送器數量 |
接收器數量 |
封裝形式 |
|
BL13232E |
3~5.5V |
250kbps |
±12KV |
±15KV |
2 |
2 |
SOP16/ TSSOP16 |
2 數字隔離器
針對汽車交流充電樁，上海貝嶺提供下列容隔產品，具有100Mbps的傳輸速率，2/4通道可選，低傳播延時，高CMTI等特點，產品如表3所示。
表3 數字隔離器選型表
|
產品型號 |
工作電壓 |
通信速率 |
絕緣耐壓kV |
CMTI(kV/uS) |
通道數 |
封裝形式 |
|
BL712X |
2.5~5.5V |
100Mbps |
3.75 |
100 |
2 |
SOP8 |
|
BL714X |
2.5~5.5V |
100Mbps |
5 |
100 |
4 |
SOP16W |
2 存儲器
針對交流充電樁，上海貝嶺提供的EEPROM產品支持IIC、SPI多種接口，且封裝形式多樣，以滿足客戶的需求，產品如表4所示。
表4 存儲器選型表
|
產品型號 |
工作電壓 |
接口 |
容量 |
最高時鐘頻率（HZ） |
封裝形式 |
|
BL24C256A |
1.7~5.5V |
IIC |
256K |
1M |
SOP8/TSSOP8/UDFN/TSOT23-5 |
|
BL24C512A |
1.7~5.5V |
IIC |
512K |
1M |
SOP8/TSSOP8/UDFN/TSOT23-5 |
|
BL24CM1A |
2.0~5.5V |
IIC |
1M |
1M |
SOP8/TSSOP8/WLCSP |
|
BL24CM2A |
2.8~5.5V |
IIC |
2M |
1M |
SOP8/WLCSP |
|
BL25CM1A |
2.8~5.5V |
SPI |
1M |
5M |
SOP8/WLCSP |
|
BL25CM2A |
2.8~5.5V |
SPI |
2M |
5M |
SOP8/WLCSP |
2 計量
針對汽車交流充電樁，上海貝嶺提供專業(yè)的單相和三相計量產品，有免校準和整機校準型，具有高精度和寬動態(tài)范圍的特點，型號如表5所示。
表5 計量選型表
|
產品型號 |
工作電壓 |
動態(tài)范圍 |
ADC |
時鐘 |
輸出 |
功耗 |
封裝形式 |
應用 |
|
BL0939 |
3.3V |
3000:1 |
3 |
內部 |
SPI/UART |
10mW |
SOP16/SSOP20 |
單相 |
|
BL0942 |
3.3V |
3000:1 |
2 |
內部 |
SPI/UART |
10mW |
SSOP10/TSSOP14 |
單相 |
|
BL6523GX |
5V |
6000:1 |
3 |
3.58MHZ |
Pulse/UART |
25mW |
SOP16 |
單相 |
|
BL6552 |
3.3V |
8000:1 |
7 |
3.8MHZ |
SPI/UART |
22mW |
QFN36 |
三相 |
2 電源管理
電動汽車交流充電樁通常內置開關電源，上海貝嶺AC/DC產品線豐富，分為PSR和SSR，針對汽車交流充電樁，有成熟方案的AC/DC產品選型如表6所示。
表6 AC/DC選型表
|
產品型號 |
Pout(Max) |
Drive Device |
MODE |
Standby Power |
OVP |
封裝形式 |
|
BL8802B |
10W |
MOSFET |
PSR |
<75mW |
Y |
DIP7 |
|
BL8812 |
12W |
MOSFET |
PSR |
<75mW |
Y |
SOP7 |
|
BL8851 |
60W |
External MOSFET |
SSR |
<0.15W |
Y |
SOT23-6 |
|
ME8115B |
18W |
BJT |
SSR |
≤100mW |
Y |
DIP7/DIP8 |
開關電源輸出12V通過DC/DC和LDO降壓后給控制器供電，針對交流充電樁，上海貝嶺DC/DC產品(表7)和LDO產品(表8)如下所示。
表7 DC/DC選型表
|
產品型號 |
Vin |
Iout |
Vout |
IQ |
FODC |
MODE |
Syn |
封裝 |
|
ME3110 |
4.4~18V |
2A |
ADJ |
120uA |
500K |
PWM/PFM |
Y |
SOT23-6 |
|
BL8032G |
4.2~18V |
0.5mA |
||||||
|
ME3113 |
4.5~18V |
3A |
ADJ |
135uA |
500K |
PWM/PFM |
Y |
SOT23-6 |
|
BL8033 |
4.5~16V |
0.5mA |
||||||
|
BL8034 |
4.2~16V |
4A |
ADJ |
0.5mA |
500K |
PWM/PFM |
Y |
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