确保降低直流充电桩电源模块的输出纹波

—关键元器件的优选

关键字：提高充电桩整机的功率、有效保护新能源汽车电池、缩短充电时间

本世纪以来，中国政府大力倡导环境保护，通过政府拨款来扶植国内企业进行电动汽车的研发。通过努力，在近几年，国内各家的电动汽车技术也逐步走向成熟。涌现出上海荣威、比亚迪、长安汽车、江海汽车、吉利汽车以及广汽传祺等一批国内知名品牌，并开始占据汽车市场的一部分份额。

目前电动汽车发展存在的瓶颈在于如何实现快速充电。目前主流的充电模式为慢充和快充两种。慢充一般为家庭使用，白天使用，晚上充电，充电的时间比较充裕，一般7~12小时，使用市电，通过车载充电机对其充电，功率比较小。快充使用车外直流充电桩，对其实行大电流充电，最大电流可以达到135A，在一个小时内可以充满。

近两年，直流充电桩技术得到快速发展，直流充电桩企业如雨后春笋，发展快的同时，其竞争也非常残酷。谁能解决充电时电池发热问题，有效保护电动汽车的电池，谁就能提高充电功率，缩短充电时间，谁就抢得更大的市场。

众所周知，电池发热主要是化学反应产生热量和纹波电流产生的热量。对于充电桩电源模块来讲，要减少电池的发热，就要降低其输出电源模块的输出电流纹波。目前行业普遍采用的是≤±0.5%这个范围。如果根据这个标准，如果做大功率快速充电模式的话，其绝对纹波电流值还是相当大的，其实电池的发热量还是比较高，所以要做快充的话，必须要远远小于这个标准。目前有实力的厂家均控制在≤±0.15%的范围以内，少数厂家能控制在≤±0.1%以内。

为什么输出会产生纹波呢？首先电网输入时，由于各种负载，是其不是规则的正弦波，其中夹杂着大量的各种波段各个频率的谐波。其次在线路中，由于各种功率元器件的动作，也会产生各种各样的谐波。

那么如何降低输出纹波呢？电路的设计、线路的排版、元器件的选项等都可以降低其输出纹波。电容器在电路滤波中起到至关重要的作用。

根据上述电源模块可知，输入端通过PFC整流，将交流整成直流，再通过高频整流后输出需要的直流电流。PFC后阶的电解电容器在平波的同时吸附掉大量中低频谐波。为后面的DC-DC部分提供稳定的输入直流电流。该处输入的直流电流的纹波减少，将从源头对输出端降低输出纹波起到关键性的作用。输出端后面的电解电容将高频整流后的输出电流中纹波进一步滤除，保证输出端的电流的纹波降到最低水平。同时防止出现电压的剧烈波动，保护电池的作用。

充电桩一般使用在户外，条件比较复杂，如果要保证充电桩的正常长时间的工作，核心在于保证充电电源模块的正常平稳运行。这就要求电容器具有长期的高稳定性以及能适应各种户外的恶劣天气。

充电桩专用电容器主要要从以下几个方面来解决上述的问题的：

1、电容的容量在恶劣的要求衰减幅度小。电容的容量越大，其耐纹波的能力就越强，吸收纹波的能力就越强，电路纹波对电容的破坏就越小，保证电容的寿命就越长。从而保证降低充电桩直流电源的输出纹波且确保其长期稳定工作。

2、电容的高温特性好。电容在工作时，一般温度在50℃到70℃之间。电容的高温特性出现问题时，在工作中，随着温度的升高，漏电流增大幅度比较大。而随着漏电流的增大，其内部温度又会因为这个电流而加快升温，这就造成了恶性循环，导致产品的寿命出现缩短。同时，电容的吸附纹波的能力也快速的降低，从而无法降低直流充电桩直流电源的输出纹波，同时肯定不能长期稳定工作了。

3、电容的低温特性要好。在一些北方地区，夜间温度比较低，而充电桩在不工作的情况下，其内部温度比较低，有可能在-25℃一下。电解电容大家都知道，温度越低，其容量变化越大，一般产品-20℃时，电容持有率在75%左右，-30℃时，电容持有率在50%左右，而到-40℃时，其容量持有率只有12%左右，有些差点的电容干脆就量不出容量。当充电桩由于长时间不用，其内部温度低到-30℃时，如果启动充电桩，由于电容的容量严重不足，其吸收纹波的能力有限，将会有大量的纹波进入到后面的DC-DC部分，冲击其他芯片及元器件，导致一些元器件失效，同时电容出现炸机的几率也是直线上升。当然了，现在的充电桩模块中都设定了保护，但保护就意味着充电桩无法正常使用。如果我们投入使用的充电桩经常出现这个问题，那这个充电桩将不可能得到消费者的认可，国家也不会允许其投入使用。