浅析充电桩的失效模式

2024-11-28 10:42:49 浙江巨磁智能技术有限公司 浏览次数 97


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随着新能源汽车市场的快速增长,对充电桩的需求也在持续增加。政府出台了一系列政策和措施,推动新能源汽车产业的发展和充电基础设施的检测,也为充电桩市场的发展提供了有力支持。

截至2024年7月底,全国充电基础设施总量已达到1060.4万台,同比增长53.1%,其中所包含的公用充电桩和私人充电桩的数量都在快速增长。预计到2025年,新能源汽车保有量将大幅增加,充电桩保有量也将随之增长。

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充电桩作为新能源汽车的重要配套设施,其安全性会直接关系到用户的生命财产安全。为了提高充电桩的安全性,新国标在安全性方面作出了详细规定,如增加电子锁、绝缘检测、漏电流检测、充电接口温度监控和泄放电路等功能,以有效避免发生人员触电、设备燃烧等事故。

各个标准的实施会有助于推动充电桩行业的标准化、规模化发展。通过制定统一的标准,可以规范充电桩的生产、安装和使用,提高充电桩的兼容性和通用性,降低使用成本和生产成本。当然,标准实施也将会促进充电桩行业的技术创新和产业升级,为未来电动汽车市场的爆发式增长奠定基础。如下表所示是整理后的在中国和欧洲的充电桩相关准入标准。

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表 1充电桩市场准入标准

随着新能源汽车充电桩的增长,越来越多新颖独特的设计也随之出现,但也会带来各种失效模式,其中包括供电及电源故障、连接问题、充电桩内部故障、环境因素及保护机制触发、车辆及电池问题以及其他因素等。为了确保充电桩的正常运行和用户的充电体验,需要定期对充电桩进行检查和维护,及时发现并排除潜在故障。

共模干扰指的是干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的幅度相同,这里的电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位,干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。

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图 1共模干扰简易示意图


这次分析的是在设计端从而导致的概率性RCD误报问题;在设计充电桩PCBA时,客户由于整桩的体积以及成本的限制,两个及以上的继电器共用一个续流二极管,而多个继电器的冲击会相互叠加,从而造成更大的干扰;继电器是感性器件,继电器在上电和断电的时候,都会产生瞬间的干扰,继电器的吸收回路过长,续流二极管距离过远,形成天线效果使继电器的叠加冲击辐射到整个PCBA上,引起PCBA上的信号线、电源、地的电压全都出现不同程度的干扰,最后整桩的表现是RCD概率性误报。

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图 2 实测共模干扰信号图


共模干扰是一种电磁干扰现象,如上文所述的RCD误报只是其中一种概率性的故障,严重的可能会导致充电桩的电气性能下降。例如,共模干扰可能引起充电桩的过热、过流或过压等故障,甚至可能损坏充电桩与之相连的电动汽车电池。

  为了降低共模干扰对充电桩电气性能的影响,可以采取一系列措施,如使用屏蔽电缆、接地技术、滤波器等。这些措施可以有效地减少共模干扰的传播和耦合,从而提高充电桩的电气性能和稳定性。

  总的来说,共模干扰是充电桩设计中需要重视的问题。通过合理的设计可以有效地降低共模干扰对充电桩电气性能的影响,确保充电桩的安全、可靠和高效运行。

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