プロジェクトの背景

全国の新エネルギー車充電サービス事業者が、全国の主要都市と高速道路サービスエリアをカバーするため、新世代の240kW液冷式スーパーチャージング・ネットワークを構築している。このスーパーチャージパイルは液冷充電ガン技術を採用しており、「5分で充電、航続距離200km」というユーザー体験を実現できる。

外部ビジネス用の電力計測機器として、充電パイルは国家計量検証規則JJG1148-2018「電気自動車非車載充電器」の要件を満たす必要があり、その中で電力計測精度はレベル1.0に達する必要がある。電気エネルギー測定のコア・リンクとして、電流検出の精度は充電課金の精度を直接決定する。

技術仕様の要件：

• 出力電圧範囲：DC200～1000V（400Vおよび800Vモデルに対応）
• 最大出力電流：600A
• 電流測定精度：±0.5%（1.0レベル電力測定の要件を満たすため）
• 動作周囲温度：-30℃〜+55℃（屋外設置）

直面する技術的課題

1.測定レベルの精度要件

JJG1148-2018では、レベル1.0充電杭の電力測定誤差限度を±1.0%と規定しており、電圧測定や時間測定などの他の誤差成分を考慮すると、電流測定精度は±0.5%以上に達する必要がある。

2.広い電圧範囲の両立性

スーパーチャージャーは、出力電圧範囲200-1000Vの400Vプラットフォームと800Vプラットフォームの電気自動車の両方に対応する必要があり、電流検出システムは全電圧範囲で安定した動作を維持する必要がある。

3.屋外の過酷な環境

充電杭は屋外に設置され、高温、低温、雨、雪、ほこりなどの過酷な環境に直面し、温度範囲は-30℃~+55℃である。同時に、充電杭の内部には大電力の電気・電子機器があり、電磁環境は複雑である。

4.大電流放熱

シャントの消費電力は600Aで約36Wであり、特に大きいわけではないが、それでも密閉された充電パイル・キャビネット内の効果的な放熱が必要である。

テクニカル・ソリューション

1.シャントのサイジング

FL-2型シャントの選択、主要パラメータ：

• 抵抗値：100μΩ±0.5%
• 定格電流：750A（25%は600Aの動作電流にマージン）
• 定格電圧降下：750Aで75mV、600Aで60mV
• 温度係数：<30ppm>
• 電力損失：36W @600A

2.高精度シグナルチェーン設計

• 4端子配線でリード抵抗の影響を排除
• TI INA190高精度電流センスアンプ、オフセット電圧に適合<15μV
• 有効分解能20ビット超の24ビット高精度ADC
• NTCによって測定されたシャント温度に応じて動的に補正される温度補正アルゴリズムのMCU実装

3.干渉防止設計

• 電圧サンプリングラインは、シールドが一端で接地されたツイストシールドワイヤーである。
• 差動入力の信号調整回路、コモンモード除去比＞80dB
• PCBレイアウトの最適化、アナログ信号グラウンドとデジタルグラウンドの分離
• 入力にRCフィルタリングとTVS保護を追加する。

4.液冷サーマルインテグレーション

シャントの取り付け位置は、充電モジュールの液体冷却システムと一致し、熱は液体冷却プレートによって奪われます。600Aの連続運転中、シャントの温度は材料限界温度をはるかに下回る約45℃で安定する。

プロジェクト結果

• 測定精度：電流測定精度は-30℃～+55℃の全温度範囲で±0.3%と、±0.5%の設計要件を上回る。
• 計量証明：製品は、測定器の型式承認証明書を取得するために、省計量機関の型式評価試験を通じて
• バッチの一貫性：バッチ製品の一貫性、現場設置後、校正なしで運転可能
• 配備の規模：80,000セット以上が供給され、全国2,000カ所以上のスーパーチャージング・ステーションに配備されている。
• ユーザーの満足度：85%で請求紛争率が低下、ユーザー満足度が大幅に向上

技術パラメータの概要