隨著電動汽車(EV)的加速普及,為了更高效地使用能源,對高性能EV充電樁的需求在不斷增加。
在此介紹解決客戶此類充電樁設計需求的案例。
EV交流充電樁的發展趨勢
通過高功率輸出縮短充電時間,增加電流及支持三相,已成為EV交流充電樁的發展趨勢。
此外,普通家庭和商業設施使用的固定式EV交流充電樁,需要從安裝、設計、物流等角度考慮設備設計的小型化、纖薄化和輕量化,同時要求提高組裝效率并削減成本。
EV交流充電樁的高功率輸出趨勢
注. 2024年3月 本公司調查結果
EV交流充電樁的設計課題
(1) 規避充電能量降低(使用功率繼電器時的課題)
作為EV交流充電樁實現高功率輸出的課題,主要包括因元器件發熱引起的殼體內部溫度上升。如果設備內部溫度上升,充電電流抑制電路便會啟動,造成充電時間延長而降低效率。尤其是繼電器往往比接觸器具有更高的接觸電阻,因此大電流化將導致發熱增加。
EV充電樁通常設置在戶外,為了防止浸水,原則上設備殼體為接近密閉的狀態。此外,因小型纖薄化,充電樁的殼體變小,內部溫度更容易上升。
(2) 設備的成本削減和小型輕量化(使用接觸器時的課題)
也有采用接觸器切斷諸如EV充電樁這種大容量電路的案例。但是,由于接觸器通常需要電纜布線,因此存在布線工時、緊固螺絲及布線錯誤檢查等組裝生產效率的課題。此外,由于接觸器體積較大,因此不利于設備的小型纖薄化和輕量化設計。
為了解決此類課題,需要選擇接觸電阻小的繼電器以減少發熱量。
歐姆龍產品:G9KC型提供的價值
支持三相的EV充電樁可高效供給大功率充電,以面向歐洲住宅為代表,在全球范圍內的公寓住宅、商業設施及辦公場所等開始普及。為了進一步縮短充電時間,正不斷推進高功率輸出(22kW [400VAC/32A 3Φ]等)。
EV交流充電樁的電路示意圖
歐姆龍提供“小型4極PCB功率繼電器:G9KC型”產品,用以解決此三相EV充電樁的課題。
功率繼電器 G9KC型提供的價值
(1) 通過降低熱應力延長設備壽命
G9KC型為低接觸電阻(初始值:6mΩ以下)可以抑制發熱。因此,可抑制充電樁殼體內的局部溫度上升,延緩因周邊元器件發熱引起的劣化速度,降低故障風險,為延長設備壽命做貢獻。此外,還提高了基板設計的自由度。
(2) 通過設備的高功率輸出縮短充電時間
由于G9KC型的低發熱可以抑制充電樁殼體內的溫度上升,因此可以抑制充電電流,防止因過熱引起的充電能力下降,為設計上的縮短充電時間做貢獻。
(3) 有助于充電樁實現小型纖薄化
將接觸器置換為小型功率繼電器G9KC型,設備殼體可實現小型纖薄化。充電樁殼體尺寸(表面積)越小溫度越容易上升,容許發熱亦會變小,因此低接觸電阻的低發熱繼電器有助于產品實現小型纖薄化。
(4) 為充電樁的生產自動化和省力化做貢獻
將接觸器置換為PCB可安裝的G9KC型功率繼電器,可實現自動化生產。削減布線工時,排除布線錯誤,可以大幅提高生產效率,從而實現降低成本。
G9KC-4A型的規格概要
項 目 | 規 格 | 備 注 |
觸點結構 | 4a, 4a1b | 輔助觸點:依據IEC60947-4-1 鏡像觸點結構 |
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觸點額定值 | AC480V 40A / AC277V 32A | 主觸點 |
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接觸電阻 | 6mΩ 以下 | 主觸點、初始值(23℃) |
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觸點間隙 | 3.6mm 以上 | 主觸點、依據EV充電樁標準 IEC61851-1等 |
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電氣耐久性 | AC277V 32A 50,000次 AC480V 40A 30,000次 | 主觸點 開關頻率 1秒ON-9秒OFF |
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外形尺寸 | W35mm × L58mm × H47mm | 平均尺寸 |
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端子形狀 | PCB用端子 | |
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認證標準 | UL/C-UL, EN/IEC, CQC | ー |
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在其他應用上的應用
除EV交流充電樁外,G9KC型功率繼電器還應用于各種設備的輸出輸入開關等產品上。
PV逆變器
工業用變頻器
不間斷電源裝置
蓄電能系統
DC快速充電樁