简述新能源汽车随车充电枪（IC-CPD）的关键元器件及应用

产品详情

  随着新能源汽车的快速的提升，电动汽车随车充电枪（IC-CPD）的需求量也正在飞速的上升。

  1.1基本组成：与固定插座连接的家用供电插头、充电枪头、线上控制与保护设施（控制保护盒）、线缆、连接电动汽车的车辆连接器等。

  供电插头：国标随车充电枪（IC-CPD）的供电插头，与一般的家用电气的插头一样，有10A/16A 220V两种规格，目前市面上用的比较多的还是10A/220V的插头，一般为了充电的安全，会在插头内增加温度传感器。使用家用插头就可以让随车充电枪（IC-CPD）充电枪在普通的插座上给新能量汽车进行充电。

  IC-CPD：集成了供电控制、控制导引、漏电保护等基本功能，一些高端的ICCPD还集成了显示充电过程的实时状态、温度控制等其他功能。内部包括开关电源、继电器驱动、CP信号调制、漏电保护、电压/电流检测等回路。

  线缆：IC-CPD中的线部分，第一段为插头与控制保护盒之间的线红框中A部分所示，长度一般在20cm～1m不等，NB/T42077-2016中8.1项规定了插头和IC-CPD之间电缆的最大允许长度为1.7m。第二段为控制保护盒和车辆连接器之间的线红框中B部分所示，长度一般在3～4m不等，标准中对这部分的长度不进行明确的要求。目前，市面上在售16A的IC-CPD线种规格的长度为主，多采用优质纯铜电缆，A侧的线mm²，B侧的线mm²。应具有阻燃抗冲击、防水耐高温等优点。

  1.2 IC-CPD上的主要电子元器件包括继电器、MCU、漏电流保护设施、电流互感器、电压互感器等，下面我将逐个介绍一下它们在IC-CPD内部的主要功能。

  继电器在IC-CPD中主要起控制充电的开关作用，具有驱动能力强的优点。触头部分应有灭弧电路，驱动线圈部分的放电回路具有双重保护能增加可靠性，提高常规使用的寿命。继电器内部大体上分为触点和线部分，继电器的铭牌上都会给出触点的额定电流、电压和线圈的额定电压，而在IC-CPD的板卡上主要参考的参数是继电器的耐压值，IC-CPD的测试标准中对耐压测试的电压条件为2KV。另外，对于欧标CE认证，还需要继电器的触头间距大于3mm。

  目前国内主流的继电器厂商有宏发、赛特勒、松乐等，国外知名的继电器厂商有欧姆龙、施耐德、松下、泰科、ABB等。

  最近芯片行业比较火爆，国家也在全力支持造“中国芯”，随着芯片技术迭代，硅进铜退战略，使用更多的集成芯片技术来替代铜工艺产品，节省资源的同时提升产品的集成度和智能化。在此先粗略地介绍一下芯片的相关知识。

  芯片IC是将电路构成中的有源电子元件和无源元件互连进行布局，通过半导体工艺或者薄、厚膜工艺，制作在半导体的基片上，形成结构紧密相连、功能多样的电路，与分立元器件组成的电路相比，具有体积小、重量轻、高度集成、功率低、使用起来更便捷和成本低等特点。

  芯片可大致分为很多个种类：按照信号处理的不同可大致分为模拟芯片和数字芯片，像随车充电枪（IC-CPD）中使用的ADC（模数转换芯片）、运算放大器芯片、开关电源IC等都属于模拟芯片，模拟芯片主要用来产生、放大和处理各种模拟量的信号。

  数字芯片多用于一些逻辑类的运算处理，比如CPU、内存芯片、DSP芯片等。按照不同的应用场景来分类，可以将芯片分为：民用级（消费级）、工业级、汽车级、军工级、航天级，随车充电枪（IC-CPD）中的芯片需要满足工业级的要求，对芯片使用时的温度有-40℃～85℃的要求。

  逻辑芯片（数据处理器）可大致分为单内核、双内核和多内核。 以ARM公司的产品为例：ARM公司开发的Cortex系列分为A、R、M三个系列，A系列大多数都用在复杂的电脑应用（如计算机、电视、手机等），R系列大多数都用在需要实时响应的场景之中（如无人驾驶），M系列主要使用在于嵌入式设备、小型传感器、智能家居产品中居多。在嵌入式开发中，使用的系列基本都是ARM Cortex-M。

  简单来说，M0系列工作频率为48M，属于入门级的基础版本、M3系列工作频率为72M，作为主流设计内核的选型，应用广泛、M4系列工作频率为168M，增加了DSP处理，性能优越，多用于嵌入式音频。在随车充电枪（IC-CPD）充电枪中，对于芯片的要求主要是功能控制简单，逻辑不需要太复杂，整体成本控制的越低越好。选用Cortex-M0的内核就能够完全满足ICCPD的需求。

  目前市面上随车充电枪（IC-CPD）使用到的芯片类型主要有开关电源控制IC，精密运放IC，单片机IC三大类。

  运放IC的最大的作用是对随车充电枪（IC-CPD）中的CP信号进行运算及处理，保证CP信号在国标规定范围内变化，通过改变不同的CP电压值来调整不同的充电状态。

  运放IC有三个端口，其中有两个输入端口，分别为“+”和“-”，一个输出端口。当输入信号从“-”端口输入放大器时，输出端的输出信号与输入信号反相;反之，当输入信号从“+”端口输入放大器时，输出端的输出信号与输入信号同相;当两个输入端口同时输入信号时，运算放大器实现减数运算，输出信号与较大的一方同相。所以说，运算放大器基本上能够说是一个电压放大器。一个理想的运算放大器一定要具有下列特性：无限大的 输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。

  运放IC的选型主要考虑到：输入类型、精度要求、使用环境条件、通道数、单双电源、功率大小、封装等。随车充电枪（IC-CPD）充电枪对运放的精度要求不高，功耗一般要求在5W左右。

  目前主流的运放IC的品牌有：ADI、Maxim、TI、NXP、ON等，国内有：润石科技、瑞盟科技、恩瑞浦3PEAK等。国外的运放IC一般价格较贵、交期长，性能优越，国产厂家的运放IC一般价格实惠公道，交期相对来说还是比较短。

  开关电源控制IC的最大的作用是给各个模块提供需要的电源，随车充电枪（IC-CPD）中主要是给继电器、芯片、运放IC提供所需的电压信号，开关电源大体上分为AC-DC、DC-DC这二种类型，AC/DC开关电源大致上可以分为非隔离型电路和隔离性电路。随车充电枪（IC-CPD）充电枪中，AC-DC主要使用隔离型（反激式）的开关电源电路，直流降压大部分选用LDO模块进行处理。

  在开关电源应用中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源，它的优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出，缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善)

  目前国内比较知名的开关电源IC厂家有：芯朋微电子的PN8系列、士兰微的SDH系列、华冠的UC系列等，国外有：power integrations、MPS等。总的来说国内的芯片性价比较高，交期不会有问题，而国外的芯片价格昂贵，且会有交期长的问题。

  单片机IC的最大的作用：1.充电枪的功能运行逻辑和运算的中央处理器2.通讯和协同工作的指挥中心，实现各个IC模块之间的交互3.集成了内存、串口、计数器、A/D转换器、DMA等接口4.计算电压、电流，产生继电器以及LED灯等器件的驱动信号。

  单片机IC对随车充电枪（IC-CPD）充电枪充电的具体控制：继电器平时处于常开状态，插头插上插座之后，充电枪是不带电的，防止充电人员触电。充电枪插上电动车，CP信号与电动车连接，系统检测到具备充电条件后，板卡上的MCU会控制继电器闭合，充电回路导通。充电完成、手动终止充电或有漏电情况出现时，MCU会控制继电器立刻断开。具有充电条件以后，控制导引模块会持续向整车上的OBC（车载充电器）发送PWM信号，告知OBC，ICCPD的最大充电电流，再由汽车自己来决定使用多大的电流进行充电。

  目前比较主流的单片机IC大部分都是国外自主研发的，如ST、TI、NXP、ADI、英飞凌等，国内客户基本都是以很高的价格买回，不仅如此，有时还要面临芯片交期长，缺货等问题。现在国家也正在提倡“中国芯“，大力扶持国内的很多芯片企业，加速我们国内的芯片发展，国内目前也涌现了很多优秀的芯片公司。

  电流/电压互感器在IC-CPD板卡上主要起电流/电压（电量）采样的作用，在回路中，如果电压过高会损坏开关电源，电流过大会导致继电器的损坏。电压和电流互感器的原理都是利用了电磁感应的原理，将高电压转化为低电压，大电流转化为小电流，使二次侧的设备（如继电器）能够小型化，既能保护电路，也能让作业人员远离高压，保证人身安全。

  电压、电流互感器的主要参数包括：标称电压、一次电流、二次电流、额定容量、 电流/电压比等。这些在外壳的铭牌上和规格书里都会有说明，能够准确的通过实际的电路应用来选择正真适合的电压、电流互感器。

  国标GB/T18487.1中规定了交流充电模式中，应具备满足B型或A型的剩余保护功能的装置，目前现行的国标中还没有强制规定要求使用B型剩余电流保护设施，但是未来国内的IC-CPD对漏电保护的要求肯定是会慢慢的严格。

  欧标IEC61851-1：2017 的标准中对IC-CPD的要求做了规定，要求交流充电设备中的剩余电流保护需要采用B型或者A型+6mA平滑直流的RCD，IEC62752-2018关于随车充电枪（IC-CPD）充电枪的标准中也提到了，要求剩余电流保护设施能够检测到平滑直流6mA。 相较于国标的要求，欧标为更高的要求。

  通俗易懂的描述一下检测剩余电流的原理：有三根水管A、B、C里面的水都流进水管N。正常情况下管子没漏水时，水量A+B+C=N，考虑水流方向，A+B+C-N=0。图中椭圆的虚线框就是用来检测A+B+C-N是否等于0的元件。在水没漏的情况产品检测到漏水流就等于0。

  如果在某种情况下，其中一根水管破了，漏水了，像上图这样，一部分水流到土里去了（在电气中，我们称为接地故障）。这样一个时间段，虚线框的元件检测到A+B+C-N不等于0了，然后监控系统就知道出现漏水的情况了。到漏水量到达一定值时，监控系统就会发出警报。

  在电气系统中，漏电指的是相线直接对地或者对N线的漏电，而不是N线对地的漏电，只有相线对PE线的漏电，才会导致N线电流与三相不平衡电流在数值上不相等。

  而对于IC-CPD给电动汽车充电的应用场景下，内部电源拓扑结构较为复杂，而且电动汽车的电池为直流电源系统，所以电流的成分很复杂，包含交流电流，脉动型直流分量，特别是在这种特殊的应用场景下会出现直流电流，基于此，电动车充电过程中的漏电流的种类也更加复杂。

  下图17为随车充电枪（IC-CPD）充电枪在充电时，与车辆组成的充电系统，可能会出现漏电产生的部位包括：充电枪线接口、车辆内部。在车载充电机前端（蓝色部分）发生的漏电电流为交流正弦，在车载充电机后端（淡橙色）发生的漏电包含了直流剩余电流。

  c点的漏电流类型：车载充电机上整流后的DC电流与PE地之间产生的直流漏电。

  如下图18所示，图中蓝框部分，表示Type B型漏保检测漏电流的范围从漏电保护磁环到车载充电机的高频隔离变压器原边。可能会产生的漏电流包括：交流电流、脉动直流电流，平滑直流电流，高频电流。

  图18中黄框部分表示Type A型漏保的保护范围，小于Type B型，A型只能对交流、脉动直流，脉动直流叠加6mA平滑直流的漏电进行保护。

  MAGTRON公司推出的满足最新IC-CPD漏电流检验测试要求的产品，该系列新产品为B型漏电流传感器，基于MAGTRON自主研发的iFluxgate芯片，输出脱扣信号，对于不同的漏电成分都可以有效的进行检测，能够完全满足IEC62752的漏电保护要求，产品能完全覆盖3.3kW、7kW单相IC-CPD和22kW三相IC-CPD的应用场景，相比传统的漏电流传感器更可靠、更灵敏、更安全。

  关键字：引用地址：简述新能源汽车随车充电枪（IC-CPD）的关键元器件及应用

  乘联会近期公布了4月新能源汽车销量数据，综合1-4月的新能源汽车总销量来看，比亚迪三款纯电车型以领先的优势任性霸占北京纯电动市场。下面就随汽车电子小编共同来了解一下相关联的内容吧。 比亚迪e5以1817台的销量成绩、15.1%的北京高市占率，成为当之无愧的新能源汽车市场总销量冠军。 秦EV也不甘落后，凭借1449台的总销量成绩、12%的北京市占率，成为10万以上新能源车型中总销售量仅排在e5之后的第二名。 比亚迪e6作为售价20万+的高端电动车型，也凭借453辆的总销售成绩，跃居北京市场20万以上新能源车型中的销量NO.1。 三剑齐发力，比亚迪用实力牢牢地霸占北京纯电动市场。 俗话说，真金不怕火炼。比亚迪的这三款车型能同时征服广大新

  无人驾驶 技术的发展，会给出行方式带来非常大变革。如今的出行领域，正在朝向共享出行和智慧出行方向不断向前推进，而共享出行与智慧出行不能离开大数据的支持。对于用户来说，出行大数据可以帮助个人用户更加快捷地取车和还车、更好地规划自己的出行方式、甚至改变既有的定位行为习惯等。 对公司来说，出行大数据可以收集整理用户的出行习惯，获取用户的出行反馈，并做多元化的分析，通过共享出行，能够迅速进行商业模式验证和产品迭代，更可以覆盖多场景、多区域甚至是大区域，从而有助于快速建立成熟的发展体系和运营模式。 智能化 共享汽车可以从五种渠道获取出行大数据信息，分别是汽车本身、充电桩、用户的手机可以上传用户的行为习惯、车位、实物也就是汽车

  中国汽车工业协会最新统计显示：截至2021年5月底，我们国家新能源汽车保有量约580万辆，约占全球新能源汽车总量的50%。1至5月，我们国家新能源汽车产销分别完成96.7万辆和95万辆，同比均增长2.2倍，市场渗透率达到8.7%，增长势头强劲。 经过10多年的发展，我们国家新能源汽车产业链上下游有效贯通，电池、电机、电控等核心技术基本实现自主可控，产业总体发展水平处于国际前列。 与此同时，新能源汽车配套环境日趋完善，截至4月，全国已累计建设充电站6.5万座、换电站644座，各类充电桩187万个，建成覆盖176个城市、超过5万公里的高速公路快充网络。 据中国汽车工业协会介绍，尽管面对新型冠状病毒肺炎疫情的冲击，我国汽车市场依然保持稳定

  电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，主要是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车，水下机器人等。 在新能源汽车产业冉冉升起的当下，伴随着新能源汽车数量的激增，关于各类新能源汽车事故的报道也逐渐进入了公众视野。新能源汽车的安全问题已经成为各方关注的社会热点问题。 据不完全统计，自2010年以来，我国新能源汽车安全事故共有49例，分析这49例事故，充电、电池故障、碰撞、涉水是引发安全事故的主要诱因，而其中电池故障导致的事故超过总量的50%。引发电池故障的诱因是多种多样的，但主要表现在动力电池在热滥用、电滥用和机械滥用等因素下导致动力电池的能量集中释放，其中包括电能的释

  这个月我计划是要细致地对各个细分市场进行迭代，站在不同维度来看数据信息，有很多值得分析的内容。 一、中外车系在新能源细分市场的差异 1）之前我把渗透率在价格端做了一些分解，如果分级别再做细化整理的话，能体现出总体的格局状态：还是A00一枝独秀，同时在B级车取得了很大的突破。 图1 现有车型渗透率的格局（价格段和分级） 2）车辆细分市场状态 图2具体的细分市场结构 在电动汽车的市场上，一直有一个疑问，为什么国外传统车企没有像个老手一样，在电动汽车上发力，即使投入巨资以后，整体电动汽车的上量起步也是步履蹒跚的。特别是我们看到这些传统汽车大品牌企业，比如大众，规划了特别大的产能，在燃油汽车时代品牌的效应却没有在电动

  市场为什么使不上劲？ /

  2011年，随着比亚迪汽车光环的幻灭，本土纯电动新能源汽车产业曾一度陷入低迷状态，饱受争议。但正像 富士通 半导体市场部产品经理丁洁早最近在深圳一场题为“2012产业和技术展望”媒体研讨会上指出的，“尽管最近几年新能源汽车受到很多挑战，包括 电池 技术瓶颈、汽车成本尚高、基础设施还不够完善等，但实际上无论从国家政府层面还是汽车厂商，发展新能源汽车的愿望是没有变的，而且依然很迫切，因为能源安全和环境污染问题刻不容缓。” 新能源汽车所面临的这些挑战必将推动半导体厂商、汽车厂商甚至是商业运营相关方面（如国家电网、中石油、中石化）通过各种技术和商业手段设法解决，而国家还有地方政府对于新能源的补贴依旧会不断加大。“油价日益上调，特别是中

  第一眼看到特斯拉T1概念车的时候，真的很难把它和目前只发布过四款车型的特斯拉联系起来。在设计师Omar Alfarra Zendah的草图中，至少在外观上，这辆车看不到任何特斯拉家族风格的影子。（在“汽车科技”公众号内回复“特斯拉”，了解特斯拉旗下车型的最新消息） 作为一辆赛车，特斯拉T1概念车专门为未来参加Le Mans电动汽车大赛，并且在2030年夺得冠军而设计。 为了可以达到目标，设计师在提高车辆速度上做出了很大的努力。特别是在车轮的设计上，特斯拉T1的每一个车轮设计都严格遵循Gorlov风力发电机概念，允许空气从任何角度进入车轮。在车轮内部，集成着由独立的空气涡轮机。外部空气通过导管被吸入车辆内部的涡轮机内

  电动车时代网讯，在新能源汽车领域，徐和谊其实是一个“悲观论者”，他认为要“赌一口气、整一份面子”，因为如果让各国新能源汽车大举进军中国市场，“自主品牌根本没办法与之竞争，结局只有‘输’。”徐和谊提出了“二次创业”，也暗示了这将是艰苦卓绝的漫长战役，新能源汽车能否成为北京汽车的新的增长点，除了掌握核心技术，其决心是否足够坚定，恐怕也是不容忽视的决定力量。 新能源汽车成为北汽发展新空间？ 9月28日，在主题为““创业-创新-创造，开启新征程”的北汽集团更名暨北汽股份设立一周年庆典活动上，董事长徐和谊号召，北汽集团以更名一周年为契机，全体员工要逐步解放思想，提高认识，大胆创新，奋力拼搏，开启北京汽车集团化道路上

  的车载电源DCDC 变换器中应用

  电池热管理系统设计

  用电机控制器的设计与测试

  三电系统功能安全技术现状分析

  直播回放 : MPS、Nexperia、泰克专家齐聚，畅谈新能源汽车动力设计注意要点

  有奖直播 同质化严重，缺乏创新，ST60毫米波非接触连接器，赋予你独特的产品设计，重拾市场话语权

  电源小课堂 从12V电池及供电网络优化的角度分析电动汽车E/E架构的趋势

  MPS电机研究院 让电机更听话的秘密！ 第一站：电机应用知识大考！跟帖赢好礼~

  智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系 ...

  语音识别技术是让机器通过识别把语音信号转变为文本，进而通过理解转变为指令的技术。目的是给机器赋予人的听觉特性，听懂人说什么，并作 ...

  在音视频直播系统中，云服务器降低了硬件接入的门槛，在搭建云服务器过程中有很多问题提前了解能够尽可能的防止踩雷，音视频服务提供商及开发团队都 ...

  智能家居的概念起源很早，在中国也慢慢变得受到大家的欢迎。有很多的家庭都已经安装智能家居了，那么智能家居真的那么好吗？今天小编带大家来 ...

  从红外线被发现以来，红外线技术不断推陈出新，被大范围的应用于我们的生活中。物联网随着网络技术的进步而不断被人们提到，智能家居是在互联 ...

  站点相关：嵌入式处理器嵌入式操作系统开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科