精密 ADC 如何在電動汽車充電器中實現(xiàn)高精度測量系統(tǒng)
電動汽車(EV)充電行業(yè)正在快速增長。隨著消費者、行業(yè)和政府要求更加環(huán)保的可持續(xù)交通, 充電基礎設施必須變得更加高效和便利。
與直流充電器不同,交流充電器不使用堆疊式電源模塊,從而實現(xiàn)小型化并節(jié)省成本。單電源模塊架構限制了交流充電器在公共充電站的使用,因為交流充電器無法在合理的時間內(nèi)提供所需的電量。相反,充電速度為22kW,更適合住宅電動汽車充電,消費者可以接受更長的充電時間。此外,有些很受歡迎,因為它們只需要一個標準插座。交流充電器利用 電動汽車的車載充電裝置將交流電轉換為直流電。
直流充電器的堆疊式電源模塊可提供快速充電時間和超過360kW的充電速度。該電源模塊減少了整體充電時間,但增加了充電器的尺寸,使其更適合公共充電站而不是住宅空間。直流充電器將充電器內(nèi)部的交流電轉換為直流電,使充電器可以直接連接到電池。
無論充電器類型如何,高精度計量解決方案對于確保系統(tǒng)監(jiān)控和計費的可靠能源測量和計算都很重要。
電動汽車充電器的測量
交流和直流充電器需要儀器來確保能源的有效利用并監(jiān)控用于車輛充電的電力。電動汽車 充電的測量分為三類:
· 交流計量:交流計量測量進入和離開電網(wǎng)的能量。將現(xiàn)有計量設備集成到交流充電器中以允許直接連接到電網(wǎng)的趨勢日益增長。
· 直流電源模塊電流檢測:儀器通常與電源模塊分開,但可能需要額外的高精度電流監(jiān)控。當在直流充電器的電源模塊之間使用時,隔離放大器會監(jiān)控模塊的性能。
· 直流計量:直流充電器可以有多種類型的架構,因為堆疊的電源模塊會增加或減少充電設備的額定功率。有時在直流充電器的輸出端會有一個最終計量點(直流計量)來測量進入車輛的電壓,確保消費者無需為直流充電器與車輛充電插座之間的功率損耗付費,如圖1所示。
圖1: AC/DC充電器內(nèi)的儀表和電流感測
被測量的傳感器
設計人員使用各種傳感器對交流和直流充電器進行測量。電流傳感器和分流電阻器是最常見的。有許多不同的方法來測量功率以進行能量計算,但單獨的實施方式為設計人員提供了更大的靈活性和對測量的控制。分立解決方案將精密模數(shù)轉換器(ADC)與外部微控制器配對,以測量電流互感器或分流傳感器三相的電流和電壓(稱為多相儀表架構)。為了滿足ANSI(美國國家標準協(xié)會)C12 Class 0.5m或Class 0.2m等嚴格標準, ADC必須非常準確。高信噪比、低噪聲和低增益誤差也是ADC 的特點。這是決定是否適合您的計量應用時需要考慮的一個因素。
如果您決定使用電流互感器作為傳感器,您的儀器將需要高精度的多通道精密ADC 。具有集成相位延遲的ADS131M08 24位ADC使您能夠超越ANSI C12測量標準。ADS131B04-Q1適用于具有更嚴格偏移誤差和漂移規(guī)范的直流 充電器。對于這種設計的ADC,可能需要使用屏蔽來保護儀器免受磁調制的影響。這對于電表準確檢測用電設備使用的能源非常重要。
分流傳感器儀表架構要求與電流互感器具有相同的精度,但需要相間和數(shù)據(jù)隔離。分流傳感器本質上是抗磁的,無需屏蔽,并允許以更低的成本和更小的外形尺寸進行設計。AMC131M03 24位隔離式ADC具有集成的數(shù)據(jù)和電源隔離功能,并提供超過國際無線電擾動特殊委員會 (CISPR) 11和25標準的輻射發(fā)射性能。該ADC提供具有高信噪比和低增益誤差的高精度測量,同時保持7070V PEAK增強隔離和5000V RMS隔離達1分鐘。
表1列出了針對各種儀器架構的精密ADC建議。
偏見 |
交流儀表 |
直流儀表 |
電流互感器 |
ADS131M08 |
ADS131B04-Q1或ADS131M08 |
分流 |
AMC131M03 |
表1:推薦用于各種交流和直流儀表傳感器的精密ADC 。
結束
隨著對交流和直流充電器的要求不斷提高,擁有高精度的計量解決方案變得更加重要。精密ADC可實現(xiàn)精確的能源計算,并提供構建環(huán)境可持續(xù)交通基礎設施所需的靈活性。