面對日益增長的電動汽車消費市場，直流快速充電系統(tǒng)正成為一種更好的選擇。盡管電動汽車使用率正不斷提升，但仍需面對續(xù)航里程和電池壽命方面的問題。
通過提升電動汽車電子控制設(shè)備的效率（如電源管理和電機(jī)控制）以及提高動力電池功率密度，雖然已經(jīng)大大緩解了續(xù)航里程和容量的問題，但電動汽車充電時間背后仍然存在合理的擔(dān)憂。因此，電動汽車行業(yè)迫切的需要可推向大眾的先進(jìn)快速充電系統(tǒng)。
更快的充電速度可以解決終端用戶問題，提高電動汽車使用率。隨著電動汽車充電市場的快速發(fā)展，預(yù)計到2025年電動汽車充電樁的安裝量將超過900萬臺。這一增長也將帶動市場資本的發(fā)展，2019年電動汽車充電樁市場約為40億美元，預(yù)計到2027年將達(dá)到255億美元。
電動汽車充電時有幾種可選的方法。目前正在大力部署的是高速公路和城市充電站，但家用充電也將成為一個不可或缺的市場趨勢。私家車大多在夜間停放，所以家用充電比其他地方更方便、更便宜。但并不排除家庭充電也可能需要短時間的為其他家用車輛或訪客車輛提供日間快速充電。
充電類型
最常見的壁掛式充電器被稱為 L1級和 L2級系統(tǒng)。電動汽車電池用直流電流充電，而民用電力多為交流電源，因此需要一個轉(zhuǎn)換階段。在某些情況下使用OBC更為經(jīng)濟(jì)實惠，因為OBC替代了需要的內(nèi)部充電轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，而且車內(nèi)轉(zhuǎn)換電路限制了功率容量和充電時間。
L3 級直流快速充電可提供更高的電壓（最高可達(dá)800伏特），可為一些插電式電動汽車實現(xiàn)快速充電。但由于成本原因，該解決方案最適合住宅和商業(yè)建筑以及公共設(shè)施。對于大多數(shù)家庭部署，高功率L2級系統(tǒng)（當(dāng)前運行電流高達(dá)50安培）已成為主流解決方案。
家用直流快速充電系統(tǒng)正成為日益增長的電力移動基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。 在開發(fā)面向消費者的產(chǎn)品時，壽命和可靠性在購買決策中與成本效益相競爭。經(jīng)濟(jì)有效地提高電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率、安全性和性能可以大大提高消費者的接受度。電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的四個方面包括電流測量、確保嚴(yán)格的功率因數(shù)校正（過流檢測）、開關(guān)頻率管理和熱管理，每個方面都會相互影響系統(tǒng)的整體性能。
電流檢測
除了確定功率輸出外，電流測量還可以幫助管理熱性能。較差的熱管理具有破壞性且成本高昂，如果處理得當(dāng)，可以顯著提高性能、安全性和成本效益。電流測量提供了早期故障檢測和實時性能信息。許多電力系統(tǒng)需要指示超出范圍的電流狀況，過電流條件或其他性能損失，以預(yù)測和解決潛在的熱問題。
電力電子設(shè)備的性能以及由此產(chǎn)生的系統(tǒng)熱問題的危險范圍，從接地故障和短路到在極端功率水平和超出系統(tǒng)支持能力的負(fù)載條件下運行。充電系統(tǒng)中的電流傳感器部署在充電系統(tǒng)的每個變流器模塊中，作為反饋控制回路功能的一部分，調(diào)節(jié)逆變器中電力系統(tǒng)的性能、效率和熱線性度。
當(dāng)涉及到電力系統(tǒng)中的電流檢測時，與使用運放器和比較器的電路板組裝解決方案相比，集成感應(yīng)解決方案可顯著節(jié)省封裝面積。非集成方案的大小將根據(jù)所選實際組件而有所不同，但它會比單一封裝解決方案更大。如果對設(shè)備使用這種規(guī)格約2~3毫米的傳統(tǒng)組件封裝尺寸，將導(dǎo)致解決方案封裝尺寸達(dá)到數(shù)十毫米。
過流檢測
電流測量是防止電子系統(tǒng)損壞的過流和欠壓保護(hù)防止損壞的一個關(guān)鍵方面。在現(xiàn)代電源系統(tǒng)的開關(guān)速度、功率等級和常開狀態(tài)下，除了防止災(zāi)難性故障外，保險絲已不再適用于任何先進(jìn)的電源產(chǎn)品。
除了在過流情況下切斷電源外，使用保險絲保護(hù)不會提供關(guān)于電力系統(tǒng)實際性能的任何信息。通過使用電流傳感器，可以針對給定應(yīng)用優(yōu)化過流檢測響應(yīng)。整個系統(tǒng)的電路保護(hù)和安全性至關(guān)重要，使用新納傳感的電流傳感解決方案就非常適合過流檢測，因為它們具有非?？斓捻憫?yīng)速度和大電流測量范圍。由于隔離，可用于電路的高壓側(cè)和低壓側(cè)。
將隔離功能等方面與核心各向異性磁阻 (AMR)技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出精確且非接觸式的傳感器。與分流器加隔離放大器的解決方案相比，這種電流檢測方式可優(yōu)化性能并支持溫度校正，從而降低客戶設(shè)計的復(fù)雜性。此外，通過在高壓側(cè)使用新納傳感的電流傳感器等設(shè)備，可以檢測到相電流的接地故障(可能是由于接線錯誤、老化等原因)，從而保護(hù)整個系統(tǒng)。
電能質(zhì)量對于高效運行至關(guān)重要，功率因數(shù)是其中的重要組成部分。功率因數(shù)測量所用輸入功率的效率，是有功功率與視在功率之比。如果功率因數(shù)很差，低于 95%，則會導(dǎo)致做相同工作所需的電流增加。功率因數(shù)校正 (PFC) 提高了該比率和電能質(zhì)量。PFC 可降低電網(wǎng)壓力、提高設(shè)備能效并降低電力成本，同時降低系統(tǒng)故障的不穩(wěn)定性和風(fēng)險。
產(chǎn)生與負(fù)載（例如靠近負(fù)載的電池充電器）吸收的能量相反的無功能量，可提高功率因數(shù)，并在負(fù)載點以所需的實時水平進(jìn)行理想補償。在低壓側(cè)的 PFC 設(shè)備上使用電流傳感器可提高可用功率。
當(dāng)涉及諧波失真時, AC / DC逆變器前端需要PFC，大多數(shù)情況下，AC/DC前端模塊的一次側(cè)和二次側(cè)之間需要隔離，新納傳感的電流傳感器不僅簡化了整體系統(tǒng)設(shè)計，而且降低了實施成本。
開關(guān)頻率
隨著對更高性能需求的不斷增加，CPU、DSP 和其他此類設(shè)備的耗電量越來越大。在增加功率密度的同時，增加穩(wěn)壓器頻率可減小相關(guān)電源電路的尺寸和電路板占用空間要求。然而，隨著頻率的增加，開關(guān)損耗也會增加，主要是由于在開通時的高壓側(cè)損耗，以及體二極管傳導(dǎo)損耗。這就限制了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率。
高級快速開關(guān)電路中的電流測量需要實時跟蹤電流，以盡可能提高效率。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)也需要智能電流測量，以創(chuàng)建控制算法，獲得更好的性能。由于其高相位裕度，新納傳感的高精度和高帶寬電流解決方案提高了系統(tǒng)效率，簡化了電流控制設(shè)計。
未來
為了加速電動汽車的普及和市場占有力，快速充電系統(tǒng)市場需要更先進(jìn)、高效和更具成本效益的充電解決方案。
快速直流充電作為一種更可取的電動汽車充電形式，通過使用先進(jìn)的電流傳感系統(tǒng)來優(yōu)化此類系統(tǒng)，將確保產(chǎn)品能夠在快速增長的電動汽車充電市場中獲得成功。