泰克EA直流可編程電源串聯(lián)技術(shù)助力800V電動(dòng)汽車(chē)高壓架構(gòu)加速落地

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隨著電動(dòng)汽車(chē)（EV）行業(yè)邁向800V高壓時(shí)代，如何高效、安全地實(shí)現(xiàn)更高電壓輸出成為技術(shù)焦點(diǎn)。全球領(lǐng)先的測(cè)試測(cè)量解決方案提供商——泰克旗下EA Elektro-Automatik品牌直流可編程電源的串聯(lián)連接技術(shù)為800V高壓架構(gòu)提供關(guān)鍵支持，助力電動(dòng)汽車(chē)制造商突破功率瓶頸，實(shí)現(xiàn)更快充電、更輕車(chē)身與更長(zhǎng)續(xù)航的三重躍升。

直流可編程電源的串聯(lián)連接

在所需功率遠(yuǎn)高于單個(gè)電源所能提供的應(yīng)用中，用戶(hù)可以根據(jù)需求將多個(gè)電源串聯(lián)或并聯(lián)連接。將多個(gè)電源并聯(lián)連接會(huì)增加電流和功率，同時(shí)保持電壓恒定。相反，將它們串聯(lián)連接會(huì)將各個(gè)電源的電壓相加，從而獲得更高的總輸出電壓，而電流保持不變。

串聯(lián)將各單元電壓疊加：Vout = V1 + V2 + …。然而，在將電源串聯(lián)連接之前，用戶(hù)必須遵守一些注意事項(xiàng)。例如，串聯(lián)連接僅允許在相同類(lèi)型和制造商型號(hào)的電源之間進(jìn)行，即具有相似電壓、電流和輸出阻抗額定值的電源。但最重要的是，電流額定值必須匹配。此外，兩個(gè)或多個(gè)電源的串聯(lián)操作只能在任一電源的輸出隔離電壓額定值范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，以獲得比單個(gè)電源更高的電壓。

為確保安全與精度，請(qǐng)遵循以下六項(xiàng)規(guī)則。

●   每個(gè)電源的電壓設(shè)置必須相同。

●   將所需的總電壓除以串聯(lián)電源的數(shù)量。 如果使用兩個(gè)電源，則將每個(gè)設(shè)置為所需總電壓的一半。如果使用三個(gè)電源，則將每個(gè)設(shè)置為所需總電壓的三分之一。依此類(lèi)推。

●   確保每個(gè)電源的電流設(shè)置匹配。

●   切勿超過(guò)串聯(lián)中任何電源的輸出隔離電壓額定值。

●   嚴(yán)禁任何電源承受負(fù)電壓。

●  必須對(duì)每個(gè)電源進(jìn)行單獨(dú)控制。

電動(dòng)汽車(chē)：串聯(lián)應(yīng)用示例

在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，800V電池正成為主流。分析數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)將電池電壓提高到800V，與400V相比，為電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)和其他設(shè)備供電所需的電流要低得多，從而允許使用更細(xì)的電纜和更小的電子元件。

因此，這減輕了車(chē)輛的重量，并最大限度地減少了因發(fā)熱造成的能量損失，從而提高了整體效率和電池續(xù)航里程。此外，這有助于電池充電更快，這是吸引電動(dòng)汽車(chē)買(mǎi)家的一個(gè)主要因素。目前，包括特斯拉、比亞迪等在內(nèi)的主流電動(dòng)車(chē)制造商均已采用800V高壓架構(gòu)，且采用該技術(shù)的車(chē)企數(shù)量正呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

圖1 兩臺(tái)EA-PSB 10500-30（需同型號(hào)、同規(guī)格）串聯(lián)輸出800 V/30 A。銅質(zhì)匯流排與遠(yuǎn)端補(bǔ)償確保負(fù)載端精度達(dá)±0.1%

EA-PSB 10500-30銅質(zhì)匯流排設(shè)計(jì)與遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能可消除高壓大電流下的線路損耗，確保負(fù)載端電壓精度達(dá)±0.1%。此外，電源內(nèi)置的主-從總線接口支持并聯(lián)擴(kuò)展，未來(lái)如需更高電流，僅需并聯(lián)更多單元即可無(wú)縫升級(jí)。在開(kāi)始項(xiàng)目之前，請(qǐng)確保電源同型號(hào)再進(jìn)行串聯(lián)連接。為了使用400V單元產(chǎn)生800V電源，必須如圖1所示連接兩個(gè)相同的電源。

提供多種輸出直流電壓的直流可編程電源

為實(shí)現(xiàn)上述串聯(lián)/并聯(lián)功能，EA-PSB 10500-30配備如下接口（見(jiàn)圖2）。

圖2 EA-PSB 雙向電源單元的后板接口示意圖

1)接口插槽：用于安裝選配的通信或功能擴(kuò)展模塊 (如數(shù)字 I/O、CAN 總線等)。

2)主-從總線接口：用于構(gòu)建并聯(lián)連接系統(tǒng)（Parallel Connection System），實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電源的協(xié)調(diào)控制和狀態(tài)監(jiān)控，此接口連接主設(shè)備和輔助設(shè)備。

3)均流總線接口：用于構(gòu)建并聯(lián)連接系統(tǒng)，確保各并聯(lián)電源之間的電流均等分配（Current Sharing），此接口連接所有并聯(lián)單元的均流信號(hào)。

4)輸出電壓遠(yuǎn)端補(bǔ)償輸入端子：用于連接遠(yuǎn)端補(bǔ)償（Remote Sense）線，補(bǔ)償負(fù)載連接導(dǎo)線上的壓降，確保負(fù)載點(diǎn)獲得精確的設(shè)定電壓。

5)輸出端子（銅質(zhì)匯流排）：設(shè)備的主直流功率輸出連接點(diǎn)（DC Output Terminal），采用大電流銅質(zhì)匯流排（Copper Busbar） 設(shè)計(jì)，可承載高額定電流。

6)交流電源輸入端子：用于連接設(shè)備的主電源輸入（Mains / AC Input），為設(shè)備運(yùn)行提供電能。

7)以太網(wǎng)接口：RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口（Ethernet Interface），用于通過(guò)TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、控制和數(shù)據(jù)傳輸。

8)USB接口：USB通信接口（USB Interface），通常用于連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)備配置、控制和軟件更新。

9)隔離模擬量編程/監(jiān)控及其他功能接口（DB15母座）：15針D-Sub母型接口（DB15 Female Connector），提供電氣隔離的（Isolated）模擬量設(shè)定信號(hào)輸入、監(jiān)控信號(hào)輸出以及其他控制信號(hào)（如啟停、報(bào)警）。

10)接地連接螺釘：設(shè)備保護(hù)接地（Protective Earth - PE）連接點(diǎn)，必須使用低阻抗導(dǎo)線將其可靠連接至系統(tǒng)的接地排或大地，確保安全。