近年來,在能源轉型的戰略驅動下,我國新能源汽車的保有量持續攀升,并直接推動了充電樁市場的快速增長。據中國充電聯盟(EVCIPA)統計數據顯示,2024全年,我國充電基礎設施增量為422.2萬臺,新能源汽車國內銷量1158.2萬輛,充電基礎設施與新能源汽車繼續保持快速增長,樁車增量比約為1:2.7[1]。此外,截至2024年底,我國充電基礎設施累計數量為1281.8萬臺,同比上升49.1%[1],市場前景一片繁榮。
然而,隨著國際貿易壁壘高企與國內內卷態勢加劇,在此繁榮的市場中,充電樁廠商們亦面臨著新的挑戰。為提升產品競爭力,充電樁廠商亟需通過降本增效來應對市場競爭壓力,同時還需加大對國產元器件的應用比例,以增強供應鏈的穩定性和安全性。例如,數字隔離器作為充電樁中的“安全守護者”,推進其國產化不僅能夠降低對進口元器件的依賴,還能更好地滿足本土化需求,為行業的可持續發展提供有力支撐。
充電樁不可或缺的安全需求:數字隔離器
在汽車充電樁的電氣系統中,數字隔離器是確保充電樁在各種復雜電氣環境和惡劣工況下安全、穩定運行的核心元器件之一,其主要負責將不同電壓等級的電路隔離,以防止強電電路對弱電電路造成干擾和損壞,并保障弱電電路的控制信號能準確地傳輸至強電電路中。
· 電氣隔離方面,充電樁工作時,內部的充電模塊會產生高電壓與大電流,若這些強電信號直接接觸到負責控制和通信的弱電電路,則極易導致芯片燒毀,致使充電樁失去正常工作的能力。而數字隔離器憑借著二氧化硅(SiO2)與聚酰亞胺(PI)等具備極高電阻率和介電性能的絕緣材料,擁有著極高的隔離電壓,可實現有效的電氣隔離,避免充電樁系統癱瘓引發電氣火災等嚴重后果。
· 信號傳輸方面,充電樁工作時,內部的充電模塊需要與控制模塊進行高精度、高速度的信號交互,以實時監測充電過程中的電流、電壓以及溫度等參數,使控制系統能夠及時根據充電狀態調整充電策略,實現高效、安全的充電過程。而數字隔離器憑借其出色的抗干擾能力,能在此過程中保證數據信號在不同電路之間穩定傳輸,避免因信號失真和電磁干擾引發電氣安全事故。

數字隔離器在充電樁中的應用方案簡示圖
例如,在上圖所示的應用方案中,CMT860XX隔離驅動芯片是保障低壓控制電路穩定、安全地控制高壓功率電路的核心元器件,其不僅可支持高達5.75kV的隔離電壓,還可高效抑制共模噪聲(CMTI>150 kV/us),避免電磁干擾(EMI)導致控制信號失真。此外,CMT860XX還具備著4A峰值拉電流,6A峰值灌電流輸出的能力,可高效控制開關器件(如IGBT、SiC MOSFET),實現高效功率因數校正,并抑制米勒效應導致的誤開通現象。
CMT812X、CMT804X系列基礎數字隔離芯片支持高達5kV的隔離耐壓與150Mbps的最大速率,可確保通信模塊能準確地傳輸數據信息,其不僅可用于隔離兩個電源控制模塊DSP之間的電氣連接,還可用于隔離電源控制模塊DSP與人機交互控制與計費單元之間以及電源控制模塊DSP與汽車BMS系統之間的電氣連接,并確保這些模塊之間能實現準確、實時的通信和交互。
CMT1300、CMT1311等隔離運放芯片通常應用在充電樁中的PFC電路和DC-DC電路中,以阻斷高壓母線與低壓控制電路(MCU/DSP)的直接連接,防止觸電風險及設備損壞,并同時將高壓母線的電流信號精準轉換為低壓控制電路(MCU/DSP)可處理的數據信號,滿足環路控制需求,確保充電樁系統的穩定運行。
展望未來,隨著充電樁市場需求的持續擴大和國產數字隔離器技術的不斷進步,國產數字隔離器在中國充電樁產業鏈中的應用前景將更加廣闊。國產數字隔離器不僅在性能上逐步媲美甚至超越國際品牌,更在成本控制和供應鏈穩定性上展現出顯著優勢,這不僅有助于我國充電樁廠商在激烈的市場競爭中脫穎而出,也為我國新能源汽車產業的自主創新和可持續發展提供了堅實的技術支撐,推動整個行業向更高水平邁進。
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