充電樁浪涌保護(hù)方案—保障充電設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵

在當(dāng)今新能源汽車蓬勃發(fā)展的時(shí)代，充電樁作為電動(dòng)汽車的“加油站”，其重要性不言而喻。然而，由于其復(fù)雜的電氣環(huán)境和暴露于戶外的特點(diǎn)，充電樁容易受到浪涌的影響。浪涌可能來自雷電、電網(wǎng)故障、大功率設(shè)備的啟停等，對(duì)充電樁的電子設(shè)備和儲(chǔ)能系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，設(shè)計(jì)一套有效的浪涌保護(hù)方案是保障儲(chǔ)能充電樁安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

一 、浪涌來源及危害

充電樁浪涌來源主要有：

1. 雷電：直接雷擊或附近雷擊產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場會(huì)在充電樁的線路上感應(yīng)出高電壓和大電流浪涌。

2. 電網(wǎng)故障：如短路、開關(guān)操作、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等，可能導(dǎo)致瞬時(shí)過電壓。

3. 設(shè)備啟停：大功率設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)、變壓器等）的啟動(dòng)和停止會(huì)引起線路中的電流和電壓突變，產(chǎn)生浪涌。

浪涌可能導(dǎo)致以下危害：

1. 損壞充電樁的充電模塊、控制單元、通信設(shè)備等，影響正常充電功能。

2. 對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池組造成損害，降低電池壽命和性能。

3. 引發(fā)火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重安全事故。

給予以上原因，若不加以有效防護(hù)，將對(duì)充電樁及其連接的電動(dòng)汽車造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，制定一套科學(xué)合理的充電樁浪涌保護(hù)方案至關(guān)重要。

二、保護(hù)方案設(shè)計(jì)原則

上海雷卯根據(jù)上述情況推出以下設(shè)計(jì)原則：

1. 多層次防護(hù)：采用分級(jí)保護(hù)策略，從電源進(jìn)線到設(shè)備端口，逐步降低浪涌能量和電壓。

2. 快速響應(yīng)：保護(hù)器件應(yīng)具有快速的響應(yīng)時(shí)間，能夠在浪涌出現(xiàn)的瞬間動(dòng)作。

3. 足夠的通流容量：能夠承受可能出現(xiàn)的最大浪涌電流，確保不被擊穿。

4. 低殘壓：在泄放浪涌電流后，應(yīng)盡量降低輸出端的殘余電壓，保護(hù)后端設(shè)備。

三、具體保護(hù)措施

首先，在充電樁的電源入口處，應(yīng)安裝高性能的浪涌保護(hù)器（SPD）。這類保護(hù)器通常由氣體放電管GDT、壓敏電阻MOV和大功率瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）等元件組成GDT夠承受較大的浪涌電流，在浪涌來臨時(shí)迅速導(dǎo)通，將大部分能量泄放至大地；MOV則具有較快的響應(yīng)速度，能在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)限制電壓的上升；大功率TVS二極管則以其極快的響應(yīng)速度（納秒級(jí)）和精準(zhǔn)的電壓鉗位能力，對(duì)殘余的浪涌進(jìn)行進(jìn)一步抑制，確保后端電路的安全。

這三類器件是充電樁防浪涌主要器件，也是上海雷卯的優(yōu)勢器件，GDT 和MOV 之前博客已介紹，此次主要介紹大功率藍(lán)寶寶 BPSS。

四、大功率 TVS 藍(lán)寶寶

通常指的是藍(lán)寶寶浪涌抑制器，這是一款超大功率的 TVS 二極管（瞬態(tài)電壓抑制二極管）。它具有超強(qiáng)的浪涌吸收能力和抑制電壓能力，在實(shí)際應(yīng)用中通常并接在電路中，既能解決雷擊大浪涌問題，又能對(duì)靜電起到超強(qiáng)的防護(hù)效果。

其主要優(yōu)勢包括：

- 浪涌吸收能力強(qiáng)：最大 Ipp 可達(dá)到20KA。

- 系列全：例如有 1KA、2KA、3KA、6KA、10KA、16KA、20KA 等系列。

- 響應(yīng)速度快（微秒級(jí)），可保護(hù)設(shè)備免受損害。

- 漏電流 Ir 小，減少發(fā)熱。

- 具有低斜率電阻。

- 高效能耗，有助于降低能源成本。

- 有多種封裝尺寸供選擇。

- 支持極低電壓。

- 穩(wěn)定可靠、壽命更長、體積更小。

五、充電樁選用TVS藍(lán)寶寶型號(hào)

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