Contexte du projet

Un opérateur national de services de recharge pour véhicules à énergie nouvelle construit une nouvelle génération de réseau de supercharge de 240 kW à refroidissement liquide pour couvrir les grandes villes et les aires de service des autoroutes dans tout le pays. La pile de supercharge adopte la technologie des pistolets de charge refroidis par liquide, ce qui permet à l'utilisateur de bénéficier d'un temps de charge de 5 minutes et d'une autonomie de 200 km.

En tant qu'équipement de mesure de l'énergie pour le commerce extérieur, la pile de charge doit répondre aux exigences de la réglementation nationale de vérification métrologique JJG1148-2018 "Electric Vehicle Non-vehicle Chargers", dans laquelle la précision de la mesure de l'énergie doit atteindre le niveau 1.0. En tant que lien central de la mesure de l'énergie électrique, la précision de la détection du courant détermine directement la précision de la facturation de la charge.

Exigences en matière de spécifications techniques :

• Plage de tension de sortie : 200-1000V DC (compatible avec les modèles 400V et 800V)
• Courant de sortie maximal : 600A
• Précision de la mesure du courant : ±0,5% (pour répondre aux exigences de la mesure de la puissance au niveau 1.0)
• Température ambiante de fonctionnement : -30℃ ~ +55℃ (installation extérieure).

Défis techniques rencontrés

1) Exigences en matière de précision du niveau de mesure

La norme JJG1148-2018 stipule que la limite d'erreur de mesure de la puissance pour la pile de charge de niveau 1.0 est de ±1,0%, et qu'en tenant compte d'autres composantes d'erreur telles que la mesure de la tension et la mesure du temps, la précision de la mesure du courant doit atteindre ±0,5% ou plus.

2. compatibilité avec une large gamme de tensions

Le surcompresseur doit être compatible avec les véhicules électriques à plateforme 400V et 800V avec une plage de tension de sortie de 200 à 1000V, et le système de détection de courant doit maintenir un fonctionnement stable sur l'ensemble de la plage de tension.

3. environnements extérieurs difficiles

Les piles de chargement sont installées à l'extérieur et sont confrontées à des environnements difficiles tels que des températures élevées, le froid, la pluie, la neige, la poussière, etc., avec une plage de température de -30℃~+55℃. En même temps, il y a des équipements électriques et électroniques de haute puissance à l'intérieur de la pile de chargement, et l'environnement électromagnétique est compliqué.

4. dissipation de la chaleur à haute intensité

La consommation électrique du shunt est d'environ 36 W pour un courant de 600 A, ce qui n'est pas particulièrement élevé, mais nécessite néanmoins une dissipation efficace de la chaleur dans l'armoire fermée de la pile de chargement.

Solutions techniques

1. dimensionnement du shunt

Sélection du shunt de type FL-2, paramètres clés :

• Valeur de la résistance : 100µΩ ±0,5%
• Courant nominal : 750A (marge 25% pour un courant de fonctionnement de 600A)
• Chute de tension nominale : 75mV @750A, 60mV @600A
• Coefficient de température :<30ppm>
• Perte de puissance : 36 W à 600 A

2. conception d'une chaîne de signaux de haute précision

• Le câblage à quatre bornes élimine les effets de la résistance du plomb.
• Amplificateur de détection de courant de haute précision TI INA190 correspondant, tension d'offset<15µV
• CAN haute précision de 24 bits avec une résolution effective de >20 bits
• Implémentation par le MCU d'algorithmes de compensation de température, corrigés dynamiquement en fonction de la température shunt mesurée par le NTC

3. conception anti-interférence

• La ligne d'échantillonnage de tension est un fil blindé torsadé dont le blindage est mis à la terre à une extrémité.
• Circuit de conditionnement du signal avec entrée différentielle, rapport de réjection du mode commun >80dB
• Optimisation de l'agencement des circuits imprimés, séparation de la masse du signal analogique de la masse numérique
• Ajouter un filtrage RC et une protection TVS aux entrées

4. intégration thermique à refroidissement liquide

La position de montage du shunt est adaptée au système de refroidissement liquide du module de charge, et la chaleur est évacuée par la plaque de refroidissement liquide. Pendant un fonctionnement continu de 600A, la température du shunt est stabilisée à environ 45°C, ce qui est bien en dessous de la température limite du matériau.

Résultats du projet

• Précision de la mesure :Précision de mesure du courant de ±0,3% sur toute la plage de température de -30°C à +55°C, meilleure que les exigences de conception de ±0,5%
• Certification métrologique :Les produits sont soumis à l'essai d'évaluation de type de l'institut métrologique provincial, afin d'obtenir le certificat d'approbation de type des instruments de mesure.
• Cohérence des lots :Cohérence des produits par lots, prêts à fonctionner sans étalonnage après l'installation sur le terrain
• Échelle de déploiement :Plus de 80 000 appareils ont été fournis et déployés dans plus de 2 000 stations de recharge au niveau national.
• Satisfaction des utilisateurs :Le taux de contestation de la facturation baisse de 85%, ce qui améliore considérablement la satisfaction des utilisateurs

Résumé des paramètres techniques