汽车交流充电桩解决方案
上海贝岭汽车交流充电桩解决方案
01 引言
自2020年，国家将充电桩纳入新基建并大力发展，各类企业积极入局，现已进入行业发展关键期，将迎来爆发增长。预计到2030年，中国新能源汽车累计销量将达到6420万辆，《电动汽车充电基础设施发展指南》中提到的建设目标是车桩比基本达到1:1，但目前的车桩比保持在3:1附近。充电桩仍存在较大的缺口，现保守估计2025年左右车桩比达到2:1左右，当前市场规模不足300亿，根据目前对新能源汽车销量的预测可大致计算出2025年充电桩市场规模将突破1035亿元，发展前景巨大。
充电桩典型产品(图1)及现在主流的连接方式C(图2)如下所示。
² 典型产品
图1 充电桩产品图
² 交流充电桩连接方式C
将电动汽车和交流电网连接时，充电桩使用带有车辆插头的活动电缆。配置符合国家标准的7芯交流充电插座，按照国家标准定义的电气、尺寸安装充电插座。采用桩带插座的模式，也是目前行业上最流行，电缆独立活动，提供用户更方便的应用，可降低整机成本、易装配。
图2 充电桩连接方式C
02 交流充电桩典型拓扑和工作原理
以某款交流汽车充电桩为例，整机的框架结构如图3所示。
图3 交流充电桩框图
² 主要由电气模块、计费及充电控制模块、人机交互模块、通讯模块和后台服务器五大部分组成。
² 电气模块
包括交流接触器、漏电断路器、电压电流监测、交流充电插头及电缆、安全防护装置等。
² 计费及充电控制模块
包括电压电流采集单元、二维码认证、充电控制单元、计费控制单元。电压电流采集可以采用电能表对充电电量进行计量，也可以用被检测机构认证过的计量模块实现。
² 人机交互模块
包括指示灯、智能手机、刷卡器RFID、触摸显示屏等。
² 通讯模块
充电桩、智能手机和后台，三方互相通讯。
² 后台服务器
强大的后台管理功能，可实现远程升级、负载平台的运维功能、子账户管理、账单管理、权限设置、监控展示、充电启停功能等。
03 上海贝岭为汽车交流充电桩提供的产品解决方案
经过多年的积累，上海贝岭可提供一整套覆盖接口、数字隔离、存储、计量、电源管理、MOSFET的汽车交流充电桩解决方案。
² 接口
上海贝岭RS-485产品系列丰富，所有产品均满足TIA/EIA-485-A标准，并有多款产品通过国家电网计量中心检验，产品针对电力行业应用的复杂性进行了专门设计，拥有多项专利。针对汽车交流充电桩，RS-485系列产品如表1所示。
表1 RS-485选型表
产品型号 | 工作电压 | 最高速率 | 工作电流 | 节点数量 | ESD（接触放电） | 工作温度范围 | 封装形式 |
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 |
上海贝岭生产的具备高ESD保护的RS-232收发器产品，支持3V~5.5V宽电压供电、可工作于250kbps的传输速率，是一个双驱动器／双接收器芯片，产品如表2所示。
表2 RS-232选型表
产品型号 | 工作电压 | 传输速率 | ESD（接触放电） | ESD（空气放电） | 发送器数量 | 接收器数量 | 封装形式 |
BL13232E | 3~5.5V | 250kbps | ±12KV | ±15KV | 2 | 2 | SOP16/ TSSOP16 |
² 数字隔离器
针对汽车交流充电桩，上海贝岭提供下列容隔产品，具有100Mbps的传输速率，2/4通道可选，低传播延时，高CMTI等特点，产品如表3所示。
表3 数字隔离器选型表
产品型号 | 工作电压 | 通信速率 | 绝缘耐压kV | CMTI(kV/uS) | 通道数 | 封装形式 |
BL712X | 2.5~5.5V | 100Mbps | 3.75 | 100 | 2 | SOP8 |
BL714X | 2.5~5.5V | 100Mbps | 5 | 100 | 4 | SOP16W |
² 存储器
针对交流充电桩，上海贝岭提供的EEPROM产品支持IIC、SPI多种接口，且封装形式多样，以满足客户的需求，产品如表4所示。
表4 存储器选型表
产品型号 | 工作电压 | 接口 | 容量 | 最高时钟频率（HZ） | 封装形式 |
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 计量
针对汽车交流充电桩，上海贝岭提供专业的单相和三相计量产品，有免校准和整机校准型，具有高精度和宽动态范围的特点，型号如表5所示。
表5 计量选型表
产品型号 | 工作电压 | 动态范围 | ADC | 时钟 | 输出 | 功耗 | 封装形式 | 应用 |
BL0939 | 3.3V | 3000:1 | 3 | 内部 | SPI/UART | 10mW | SOP16/SSOP20 | 单相 |
BL0942 | 3.3V | 3000:1 | 2 | 内部 | SPI/UART | 10mW | SSOP10/TSSOP14 | 单相 |
BL6523GX | 5V | 6000:1 | 3 | 3.58MHZ | Pulse/UART | 25mW | SOP16 | 单相 |
BL6552 | 3.3V | 8000:1 | 7 | 3.8MHZ | SPI/UART | 22mW | QFN36 | 三相 |
² 电源管理
电动汽车交流充电桩通常内置开关电源，上海贝岭AC/DC产品线丰富，分为PSR和SSR，针对汽车交流充电桩，有成熟方案的AC/DC产品选型如表6所示。
表6 AC/DC选型表
产品型号 | Pout(Max) | Drive Device | MODE | Standby Power | OVP | 封装形式 |
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 |
开关电源输出12V通过DC/DC和LDO降压后给控制器供电，针对交流充电桩，上海贝岭DC/DC产品(表7)和LDO产品(表8)如下所示。
表7 DC/DC选型表
产品型号 | Vin | Iout | Vout | IQ | FODC | MODE | Syn | 封装 |
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 | ESOP8 |
表8 LDO选型表
产品型号 | Vin(Max) | Iout(Max) | Vout | IQ | Accu. | 封装 |
ME1117 | 20V | 1A | 1.2,1.8,2.5,3.3,5V,ADJ | 2mA | ±2% | SOT223/TO252/SOT89-3 |
BL1117 | 15V | |||||
BL1084 | 12V | 5A | 1.8,2.5,3.3,5V,ADJ | 5mA | ±2% | TO252/TO263 |
² MOSFET
开关电源部分，上海贝岭可根据客户的需求提供不同电压等级和电流的高品质高压平面 MOSFET，选型表如下(表9)所示。
表9 MOSFET选型表
产品型号 | VDSS(V) Min | ID(A) | RDS（ON）(Ω) Typ | RDS（ON）(Ω) Max | Vth(V) Typ | ESD | 封装形式 |
BL4N80 | 800 | 4 | 2.3 | 2.8 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL4N80E | 800 | 4 | 3.5 | 4.2 | 3.5 | Y | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N90 | 900 | 3 | 4.0 | 4.8 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N90E | 900 | 3 | 4.2 | 5.0 | 3.5 | Y | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL4N90 | 900 | 4 | 2.6 | 3.0 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL5N90 | 900 | 5 | 2.5 | 2.9 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL2N100 | 1000 | 2 | 5.6 | 6.8 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N100E | 1000 | 2.5 | 5.6 | 6.8 | 3.5 | Y | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL3N100 | 1000 | 3 | 3.5 | 4.2 | 3.5 | N | TO220/TO220F/TO251/TO252 |
BL6N120 | 1200 | 6 | 2.6 | 3.2 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
BL5N135 | 1350 | 5 | 3.0 | 3.6 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
BL3N150 | 1500 | 3 | 5.8 | 8.0 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
BL4N150 | 1500 | 4 | 4.0 | 5.0 | 4.0 | N | TO220/TO220F/TO3PN/TO3PF |
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