從通信電源看充電樁設計的優化

    直流充電樁與通信開關電源的核心原理都是AC轉DC，核心器件都是高頻開關整流器，簡稱整流模塊。兩個系統組成均包含結構件、交流配電、整流模塊、監控模塊、防雷組件、直流配電等，此外直流充電樁還要考慮絕緣檢測問題。從應用上看，直流充電樁作用是為電動汽車電池充電，相當于通信開關電源工作的一部分——基站后備蓄電池充電。兩者有以下幾點不同之處：

    1.從工作時間上看，開關電源需要24小時不間斷工作；直流充電樁只需要在充電時工作，現階段的利用率不足50%甚至更少。

    2.從帶載率上看，開關電源絕大部分時間僅在40%——60%，只有在電池均充時帶載率短暫達到80%，系統存在冗余備份；直流充電樁絕大部分時間超過60%，甚至超過90%，系統沒有冗余。

    3.從輸出電壓看，開關電源額定輸出為48V，且絕大部分時間都在此等級工作，極少變化；直流充電樁隨著充電過程的進行電壓不斷升高，輸出電壓從300V—700V不等，不斷變化。

    4.從工作環境看，無論是用在宏基站、數據中心內還是被置于戶外機柜中，開關電源工作于無塵、恒溫恒濕的極佳環境中，溫濕度由空調保障；相比之下直流充電樁環境要惡劣得多，絕大部分暴露在室外，粉塵、溫度、濕度都沒有太好的保障。

    5.從系統組成看，一套開關電源系統模塊數量在10-30個不等，基站電源以12個模塊（600A系統，單個模塊50A）居多，數據中心內分立式電源15——30不等（依負載容量1500A——4000A，單個模塊100A）；單套充電樁系統模塊數量在2——24不等（目前應用最廣泛的60KW系統絕大部分為4個模塊）。

    通過以上幾點不難看出，直流充電樁高功率輸出時間長，且工作環境惡劣，因此充電樁系統優化工作的第一步——提高系統整體穩定性要從這兩方面著手。其次，從直流充電樁的使用過程看，直流樁要根據車載BMS的指令來決定輸出電流、電壓，而BMS的指令通常是先恒流、再恒壓，從實際應用角度，滿功率輸出范圍越寬，充電越快，這也是充電樁運營商和車主希望看到的。

    綜上，對充電樁系統的設計優化，筆者從幾個方面提出個人想法。一是模塊功率的選擇，借鑒通信電源成熟經驗，單系統模塊選擇在10個左右或以上是比較合理的做法，系統可用模塊數量多，單模塊失效對整體影響不大，系統整體可用性必然高，也可以效仿通信電源在設計之初即考慮冗余。系統可用性提高，車主層面不需要承擔因為系統可用性降低帶來的充電時間延長的風險，充電樁運營商也不需要承受系統故障帶來的經濟損失，維護人員也不需要極速響應，可謂一舉奪得。最重要的是，目前整個充電樁市場處于高速發展階段，廠家魚龍混雜、技術參差不齊：某知名充電樁企業，模塊來料合格率不足95%；某知名廠商模塊故障率高達40%以上。這種情況對模塊數量少的系統更是滅頂之災，因此，對于系統模塊數量的定義需要重新審視。<