传统充电桩电源模块的防护等级太低，导致其易受到外界恶劣环境的影响。而Vincotech高集成度IGBT模块、Laird优异的导热材料以及WIMA长寿命滤波电容，满足高防护等级充电模块的性能需求，为新一代的高性能充电桩提供完美的高防护等级解决方案。

　　近年来，随着国家对电动汽车的扶持力度越来越大，作为其配套充电设施的充电桩俨然成为一个新兴产业，街头矗立的充电桩也逐渐成为了一道靓丽的风景线。然而，随着充电桩的不断普及应用，其自身存在的一些隐患也渐渐暴露出来。

　　传统充电桩电源模块的防护等级太低，其散热风道与功率器件之间没有相互独立，风冷散热的同时也给内部的功率器件带来粉尘和水汽，从而使得功率器件更容易受到外界恶劣环境的影响。图1为传统的充电桩电源模块。

　　图1：传统的充电桩电源模块

　　传统充电桩电源模块问题多多?看看其需在哪些方面作改进!

　　根据目前厂家对返修的充电桩故障进行分析，发现充电模块损坏的主要原因是内部粉尘累积过多或受潮导致的功率器件管脚拉弧炸坏。因此，充电桩生产厂家开始寻求新的设计方案，目的是实现更高的防护等级，以应对复杂的室外环境。高防护等级充电模块给功率器件和系统散热带来了更高的要求。

　　首先，为了避免功率器件的管脚受到粉尘或水汽的影响而拉弧，要求散热风道与功率器件管脚之间互相独立，承载电子元器件的PCB板需要封闭空间。

　　其次，PCB放置在封闭空间，其板载的磁性元件(如DC/DC转换变压器、谐振电感、EMI滤波电感等)的散热问题需要解决。

　　最后，传统充电模块的滤波电容通常使用电解电容，其电解质在高温环境中容易挥发，影响整机的使用寿命。因此，需要更高性能的滤波电容来替代。

　　高集成度高导热长寿命，提供完美的高防护等级解决方案

　　为实现高防护等级充电模块的性能需求，功率器件厂家Vincotech、散热方案解决商Laird以及电容生产商WIMA都在不断进行技术改进，以帮助充电桩实现更高的性能。以下是该高防护等级充电模块解决方案的详细介绍。

　　功率器件厂家Vincotech为充电桩提供了15~100kW全功率范围的IGBT模块，包括三相Vienna PFC整流模块和三电平NPC逆变模块。其相对传统的Coolmos管方案来说，优势在于可以实现管脚与风道之间的独立，将IGBT固定在散热器上方，PCB板周围使用外壳进行封闭，可提高防护等级。下图为高防护等级模块IGBT安装图示。

　　图2：高防护等级模块IGBT安装图示

　　高防护等级充电模块内部的转换变压器、电感等磁性元件的散热问题，可通过Laird提供的导热材料实现更优良的散热：

　　1)变压器磁芯一般为EE或PQ型，其顶部是平的，可以使用Laird导热硅胶垫使其连接到外壳或散热器，型号推荐使用TFlex 600，其最大厚度为5mm，导热系数为3W/mK，材质柔软，粘合度很高。

　　2)谐振电感或EMI滤波电感一般是圆形磁芯或其他形状，可以使用Laird导热硅胶填充到电感与散热器之间的缝隙，型号推荐使用Tputty 508，这是一种胶状填充材料，其导热系数为3.7W/mK，对于不规则元件的散热非常有帮助。

　　3)充电模块内部安装循环散热风扇，使内部空气流动，热量均匀分布。

　　为解决电解电容电解质挥发问题，滤波电容推荐选用WIMA薄膜电容，其高温性能更加稳定，具有非常低的ESR(低至1mΩ)，有利于整机寿命的提高。

【Vincotech IGBT模块】

三菱电机半导体产品包括功率模块(IGBT、IPM、MOSFET等)、微波/射频和高频光器件、光模块、和标准工业用的TFT LCD等产品，其中功率模块在电机控制、电源和白色家电的应用中有助于您实现变频、节能和环保的需求;光器件和光模块产品将为您在各种模拟/数字通讯、有 线/无线通讯等应用中提供解决方案;而TFT LCD主要用于银行金融系统的ATM，税控机，医疗仪器，车载，工业自动化等领域。

三菱电机功率器件

三菱电机功率器件在白色家电、工业控制、轨道交通、智能电网、绿色能源等多种领域的电力变换和电机控制中得到广泛应用。为了满足功率器件市场对噪声低、效率高、尺寸小和重量轻的要求，三菱电机一直致力于研究和开发高技术产品。目前，三菱电机已经成功开发了基于碳化硅芯片技术的新一代功率器件。

DIPIPMTM 双列直插式智能功率模块

IPM 智能功率模块

IGBT 模块

MOSFET 模块

HVIGBT 模块

HVDIODE 模块

EV 专用模块

SiC功率器件

三菱电机微波和射频器件

包括：各类低噪声场效应管、高功率场效应管、功率放大晶体管和其他射频器件模块等。

主要用于：通讯系统基站和直放站、车载通信、卫星通信、 以及其他相关的无线通讯领域。

三菱电机光器件和光模块

包括：光器件产品(短-长波激光二极管和光电二极管)和光模块产品(激光二极管模块、光电二极管模块)。

主要用于：主干网、接入网设备和数据通讯、传输设备等。

三菱电机液晶显示屏

包括：三菱标准工业用 4.3’, 5’, 5.7’, 6.5’, 8.4’, 9’, 10.4’, 10.6’, 12.1’, 14.1’, 15’, 17’, 17.5’, 19’ 尺寸的液晶屏，具有宽视角、低反射、超高亮度、半透、LED、宽温、投射式电容触摸屏等多种优点，适用于不同工业市场的需求。

        主要用于：银行金融系统的ATM、POS、医疗设备、广告 机、车载、工控、船舶等领域。

         【充电桩】

　　充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

　　技术实现

　　电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置，其充电性能关系到电池组的使用寿命、充电时间。这也是消费者在购买电动汽车之前最为关心的一个方面之一。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给是电动汽车充电器设计的基本原则，另外，还要考虑充电器对各种动力电池的适用性。

　　快速充电器的控制系统组成：

　　快速充电器的控制系统

　　采用了智能化的变脉冲充电方式，即采用充电电流脉冲，包括充电脉冲T1间歇脉冲T2以及放电脉冲T3。

　　地面充电站中充电器的方案

　　地面充电站中充电器的方案，该充电器由一个能将输人的交流电转换为直流电的整流器和一个能调节直流电功率的地面充电站中充电器的方案功率转换器组成，通过把带电线的插头插入电动汽车上配套的插座中，直流电能就输入蓄电池对其充电。充电器设置了一个锁止杠杆以利于插入和取出插头，同时杠杆还能提供一个确定已经锁紧的信号以确保安全。根据充电器和车上电池管理系统相互之间的通讯，功率转换器能在线调节直流充电功率，而且充电器能显示充电电压、充电电流、充电量和充电费用。这只是充电桩的基本原理，许多细节问题都应在实际应用中不断改进，已得到最便捷的使用方案。

　　建设要求

　　作为电网配用电侧的电动汽车充电桩(栓)，其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点是被测点多且分散、覆盖面广、通信距离短。并且随着城市的发展，网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构，因此，电动汽车充电桩(栓)通信方式的选择应考虑如下问题：

　　(1) 通信的可靠性——通信系统要长期经受恶劣环境和较强的电磁干扰或噪音干扰的考验，并保持通信的畅通。

　　(2) 建设费用——在满足可靠性的前提下，综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用。

　　(3) 双向通信——不仅能实现信息量的上传，还要实现控制量的下达。

　　(4) 多业务的数据传输速率——随着以后终端业务量的不断增长，主站到子站、子站到终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高。

　　(5) 通信的灵活性和可扩展性——由于充电桩(栓)具有控制点面多、面广和分散的特点，要求采用标准的通信协议，随着“ALL IP”网络技术趋势的发展以及电力运营业务的不断增长，需要考虑基于IP的业务承载，同时要求便于安装施工、调试、运行、维护。