围绕单处理器开发智能HEV/EV基础设施充电器
1、 受监测的电源本身
2、 系统的低压通信端
由于我们正处理低压和高压系统,因此我们还必须考虑高压和低压系统之间的隔离要求。尽管C2000双核器件可以处理功率级控制,但本文仅侧重于更高级别的测量和通信。
电表应用的C2000双核微控制器
如前所述,电动车充电器目前分为三类:1级和2级代表交流充电,3级为直流快速充电。在1级和2级系统中,充电站构架看起来与大多数智能电网应用的标准电表应用非常类似。这种电表简单地连接一个单相或者三相交流电源(公共电网),系统内没有功率控制级。它的工作原理与家用电表完全一样,其监测通过系统的电流,只是增加了与充电电动车之间的通信,并作为一个支付网关,它还可能会包含安全断开功能。1级和2级充电器都使用电动车板上充电系统,其包括功率因数校正增压级和高压直流充电电路。1级充电器基于标准的120/240V交流级别,提供最大16安培的充电电流。2级充电可使用240V交流或者480V三相交流,但两者都被限定为32A。另外,在1级或者2级情况下,充电器仅充当通用电网和接受充电电动车之间的一个电表功能,没有能量转换级。
图1 “智能”固定充电站的简化信号链
直流快速充电系统的工作方式很不同,它把交流电源电压级别转换为增压DC直流级别,能够提供高达400安培的电流。尽管1级或者2级充电器可在4到8小时内完成普通电动车的充电,但是直流增压充电器却可在20到30分钟内完成相同的充电工作。相比3级充电器,1级和2级的功率级非常不同,但是这种电表应用常用于所有这三种充电器,因为测量输入始终为交流电源,并且在所有PFC级前面。
正如我们在所有充电级别中所看到的一样,在电表(支付)充电器应用中,我们需要(或者可能需要,具体取决于记账和通信方法)下列功能:
•充电电动车的实际用电量(通常以kWh计)
•故障管理和系统保护
•支付处理(信用卡、智能卡、收款机或者通过NFC手机支付)
•商业处理通信(Wi-Fi、以太网或者PLC)
•电动车充电管理通信(CAN或者蓝牙)
由于作为双子系统器件的C2000双核器件本身的原因,我们可轻松地划分我们的电表系统,从而将所有这些功能都集成到一颗单控制器中。另外,TI为无线通信和系统级隔离提供多种解决方案,从而为完整封装提供一套完整的产品线。
由此,我们可以根据上面列举的各种功能进一步将系统分解成许多更小的子系统,其第一个要求便是测量和确定消费者需要支付的千瓦小时(kWh)。
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