ADC可以实现电动汽车充电器中的高精度计量系统

电动汽车充电领域正在迅速发展。随着消费者、行业和政府对环保、可持续交通工具的需求增加，电动汽车充电设施必须更加高效和便捷。

与直流充电方式不同，交流充电方式不需要堆叠式电源模块，因此结构更紧凑且成本更低。然而，由于其单一的电源模块架构，交流充电设备在公共充电站的应用受到限制，因为它们无法在合理的时间内提供所需电量。相反，交流充电方式的22kW充电速度更适合长时间充电的家用场景。此外，一些交流充电桩只需一个标准插座即可使用。交流充电设备通过将交流电转换为直流电来为电动汽车充电。

而直流充电方式则通过堆叠式电源模块来提高充电速度，最高可达360kW以上。虽然堆叠式电源模块缩短了总充电时间，但增加了充电器的尺寸，使其更适合用于公共充电站而非家庭。直流充电方式在充电器内部将交流电转换为直流电，因此可以直接连接到电池组。

无论采用何种充电方式，高精度计量解决方案对于确保系统监测和计费所需的可靠能源测量和计算都至关重要。

电动汽车充电器计量分为三类：交流计量、直流电源模块电流检测和直流计量。交流计量可以测量进出电网的能量，目前的趋势是将传统计量装置集成到交流充电设备中，以便直接连接电网。尽管计量通常与电源模块分开，但在某些情况下可能需要进行额外的高精度电流监测。当直流充电设备的电源模块之间使用时，隔离式放大器会监测模块运行状况。直流计量则用于测量进入车辆的电压，并确保消费者无需为直流充电设备与车载充电插座之间的耗散功率付费。

　　图 1：交流/直流充电器内的计量和电流检测

计量用传感器

在电力系统中，设计人员常常需要对交流和直流浪涌进行精确的计量。为此，他们通常使用电流互感器和分流电阻器这两种设备。虽然功率和电能的测量方法有很多种，但分立式架构为设计者带来了更大的便利性和控制能力。

分立式解决方案是将高精度模数转换器（ADC）与外部微控制器结合使用，从电流互感器或分流传感器的三相电流和电压中获取数据。这种多相计量架构被称为分立式解决方案。为确保准确性，所使用的ADC必须符合严格的标准，如**国家标准协会（ANSI）C12 0.5 级或0.2 级仪表等标准。此外，高信噪比、低噪声和小增益误差也是选择ADC的重要因素。

当选择电流互感器作为感应元件时，为了超越ANSI C12的计量标准，建议使用高精度的多通道精密ADC。ADS131M08是一个集成了相位延迟功能的24位ADC，非常适合此类应用。而对于具有更严格失调电压误差和漂移规格的直流电动车充电器，ADS131B04-Q1是一个很好的选择。无论选用哪种ADC，都需要确保其免受外界磁性干扰，以确保测量的准确性。

与电流互感器类似，分流传感器计量架构也对精度有严格的要求，但它需要实现相间隔离和数据隔离。由于分流传感器本身具有良好的抗磁性，因此无需额外的屏蔽措施，这有助于降低成本并减少尺寸。AMC131M03是一个24位隔离式ADC，它集成了数据和电源隔离功能，并且其辐射发射性能远超过了相关标准。这款ADC具有高信噪比、小增益误差，能够提供高精度的测量结果。

　　表 1 列出了针对不同计量架构的高精度 ADC 建议。

　　表 1：针对不同交流和直流计量传感器而推荐的高精度 ADC