在之前的行业分析里,继电仔多次提到了新能源桩的建设,是有利于继电器产业的发展,在后台和评论区有读者,评论或者私信继电仔,新能源桩上一般会用到多少种继电器呢?继电仔今天就以目前在充电桩市场里最为火热的直流充电桩为例。
首先我们先来了解一下什么是直流充电桩?
直流充电桩是新能源汽车直流充电桩的简称,一般其也被叫做“快充”。其一般与交流电网连接,可作为非车载电动汽车的动力补充,是一种直流工作电源的电源控制装置,可以提供充足的电量,输出电压和电流可以连续调节,可有效实现快速充电的要求。常见的直流充电桩有一体式、分体式、架空式,输出功率从30kW到180kW的功率输出不等。 输出方式有单枪输出、双枪轮充输出、双枪功率分配输出等。
比起交流充电桩,直流充电桩体积大了很多,远远望去就像一个大冰箱,粗壮线缆连接着充电枪,悬挂在充电桩的两侧,跟加油站外形相像,单看外形便知直流充电桩比交流充电桩安装成本高了很多。
就目前来看,由于直流充电桩面临更高的技术壁垒,交流充电桩仍占主流,但直流快充有望提速发展。直流充电桩充电速度更快、充电时间更短,更加匹配电动汽车用户临时性、应急性的充电需求,据中国充电联盟发布的《2021 中国电动汽车用户充电行为白皮书》,直流充电桩 已成为 99.3%用户的首选,因此直流充电桩面临较大的需求缺口,未来有望提速发展。
那直流充电桩具体有哪些组成部分呢?
主要有五部分:充电机主机、电源部分、充电接口、显示屏和辅助设备。
充电机主机可是最重要的部分,它可是电能转换和控制的核心,包括DC/DC变换器和AC/DC变换器等主要部件。DC/DC变换器把交流电转换为合适的直流电压和电流,AC/DC变换器则把电网或发电机的交流电转换为直流电能。
电源部分包括电源开关、电源管理器和熔断器等。电源开关控制整个充电桩的开关和断路功能。电源管理器监测电池的各种参数,确保充电质量。熔断器则保护充电桩不受电流和电磁波的影响。
充电接口就是连接电动汽车和直流充电桩的部分,在这部分有一个插头和一个插座。插头连着车辆的接口,用于传输直流电能,插座则连着充电桩的主机,用于控制充电过程和数据传输。
显示屏可是充电桩中的一个重要部分,它可以显示电动汽车的电量、充电时间、充电电流和电压等信息。通过显示屏,驾驶员可以实时了解充电状态,方便做出合理的充电计划。
辅助设备一般包括遥控控制器、充电卡读卡器和防盗报警系统等部分。这些设备可以遥控充电桩的启动和停止,支持充值卡的使用和管理,以及提供安全保护措施。这五部分加在一起,就构成了高效的直流充电桩,能大大提高电动汽车的使用效率。
这里还要给大家科普一个冷知识,直流充电桩的功率越高,充电速度不一定越快。
然而,对于市场上最常用的直流充功率而言,很多人都认为功率越大,充电就越快速,然而事实并非如此。实际上,充电速度和时间往往受到许多因素的影响,包括充电器本身的功率以及新能源汽车的接受功率等等。
首先我们来看充电器的功率。目前市面上的新能源汽车的充电功率多在30KW左右,而直流充电器的最大充电功率可以高达60KW乃至更高。然而,当一辆最大充电功率为30KW的新能源汽车用60KW的充电器进行充电时,它的最大实际充电功率仍只有30KW。这主要因为,即使充电器功率再高,如果车载动力电池无法接受那么大的功率,实际效果也就无从谈起。
其次,充电速度和时间并不仅仅由充电器的功率决定,还会受到新能源汽车的电池管理系统(BMS)的约束和限定。由于BMS在受到环境温度变化、自身电池平衡状态等多种因素影响的情况下,其所控制的充电电压、电流及充电策略可能会有所改变,这便直接影响了充电的效率和时间。为了确保充电的安全性与电池的耐久性,BMS需要在保证不超过限值的前提下尽可能提升充电效率。
最后要讨论的是,BMS对直流充电电路的输入保护。不同型号的新能源汽车,甚至相同车款不同个体之间,BMS系统对直流充电桩的阻力设定都会有差异,进而使得输入电流产生不同,最终导致充电速率出现差别。
回到正题,我们来介绍一下继电器在直流充电桩里的常见的功能应用,在AC安全断开、DC放电回路、连接检测、接地故障检测、信号连接、DC安全切断这六个部分是常见的功能应用。
直流充电桩上运用了很多款继电器,下面就以在DC安全切断上被用到的G9KA系列继电器来说。
G9KA低接触电阻(0.2mΩ)降低发热损耗,支持高容量应用,可以实现低接触电阻0.2mΩ,有效抑制了作为小型化、高容量化重大课题的发热。此外,与同等电流容量的接触器相比,高度采用只有其1/3左右的紧凑型尺寸,有助于实现设备的小型化、省空间化。
当然在DC安全切断部分除了G9KA,还有其他替代,同样的在直流充电桩上的在AC安全断开、DC放电回路、连接检测、接地故障检测、信号连接上用的继电器也能找到替代。
每款产品的设计呈现效果不同,需要的规格也会略有不同,在茫茫继电器海中怎么样才可以挑选到符合设计和制造需求的继电器呢?
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