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随着越来越多的汽车制造商开始生产电动汽车（EV）,全球电动汽车的数量也在日益增加.虽然电动汽车的行驶里程受到电池储电量的限制,但由于充电站的数量不断上升,为距离家庭充电站（最终与电网连接）较远的电动汽车车主提供了更多的充电选择.
母线排作为一个重要部件,保证了这些路边充电站的可靠性.它将电力从电源传输到输入连接器,从而为电动汽车充电.为平衡不同电动汽车维修设备（EVSE）外部充电系统对配电的要求,我们设计了一款采用集成薄膜电容器的层压母线排.它具有低等效串联电阻（ESR）和低等效串联电感（ESL）等特点,可处理现代电动汽车维修设备和商业电动汽车充电站对直流连接的要求.
随着电动汽车和电池技术的继续发展,各种局限性将会得到进一步解决并有希望最终突破.对许多车主而言,电动汽车对环境较低的影响无疑有相当的吸引力.但由于电动汽车电池通常需要较长的充电时间,车主必须小心规划每次旅行的距离、所需的电量以及为充电分配的时间.
电动汽车的内置充电电路中包括一台交直流变流器,使其可使用120 VAC 的家用电源给直流电源电池充电.可惜的是,由于其电压相对较低,电动汽车电池需要更长的时间充满电,通常为8 到12 小时（过夜）.电池充电速度随电压变化,电压越高,充电率越快.更高的电压和功率能让电动汽车电池充电速度更快.例如,若充电系统在两倍家用电压（220 到240 VAC）下充电,其充电时间可减少到约6 到8 小时.此类较高电压的充电系统依赖于稳定的直流连接以及配电系统,而配电基础设施取决于能够处理高电压和电流的母线排.
许多家用电动汽车的充电系统包括一条电缆,其一端为120VAC 的接地三线插头,另一端为用于电动汽车的J1772 SAE电动汽车充电插头.在与120 VAC 和15 或16 A 的家用电源相连时,其充电时间通常为12 小时,即众所周知的一级充电周期的一部分.根据电动汽车、其电池以及内部充电电路,越高的输入功率水平意味着越快的充电周期.
一些电动汽车,如日产聆风,则允许更快的充电速度和更高的输入功率,即二级充电周期的一部分.在通过220 到240VAC 的电压和30 A 电流“加油”时,电动汽车的二级充电可在六到八小时内完成.若可用更高的直流电压,如480 VDC,则可实现超快的充电速度,如一小时或以下,即所谓的充电周期.大部分电动汽车的商用公共充电站设计为二级充电周期.许多商用充电站都在购物中心或大都市区等地点,使电动汽车驾驶员在充电期间可以花费更多时间.
不同的电动汽车电池充电速度需要不同的电源和稳定的直流连接基础设施,如用于配电系统的母线排.例如,与一级充电相比,二级充电周期拥有较快的能量流动,从而使配电电路中电感和损耗较高之处产生较多热量.在用于快速电动汽车充电周期（如二级充电站）时,母线排等功率器件必须遵循适当的热管理设计.传统的母线排具有许多不同样式,如平片装置和成束导线电缆装置.额定电流通常受电容器类型及其蓄电所用的母线排所限.虽然电解电容通常是高阻值电容,采用较大功率的母线排,但此类“易拉罐式”电容体积较大,会连带整个母线排尺寸增大.此外,由于电容的高阻值,此类电容器通常携带高电感值,这会降低母线排装置在直流连接中的功率效率.对于商用电动汽车充电站及其使用的直流连接, 适合的母线排应具有低电感和低损耗等特性,从而进行高效率的配电,并减少其产生的热量.商用电动汽车充电站通常拥有至少三到四个带J1772 连接器的接入端口,可同时为多辆汽车充电（图1）,因此要求母线排等配电部件在结构上紧密排列,并可支持大功率密度.
幸运的是,通过设计与材料选择的结合,紧凑的层压母线排具有电动汽车充电应用中直流连接所需的性能和特点.母线排由锡或镍镀铜或铝导体和聚酯绝缘膜制成,在必要时,由刚性绝缘板支撑进行机械连接（图2）.母线排通过各种新的环形电容器提高功率处理能力,后者的额定电压高达2000 VDC,电容值高达1600 μF.这种组合使其具有处理大功率的能力的同时,还具有卓越的热学特性,如低损耗和低电感.环形电容器设计有金属化的聚丙烯薄膜,封装于聚合物箱中,并以RTV 硅胶密封,以保护环境和提升长期可靠性.
与上述层压母线排结合的环形电容器具有不同寻常的扁平设计,其高度仅为传统电解质电容器的一小部分,但具有相同的电容值（图3）和更低的低等效串联电阻.电容器可帮助平衡电动 汽车供电系统中的纹波与开关电流.因其比传统的有多个电解质电容器的叠层母线排的尺寸更小,而实现大功率密度.图3：采用层压母线排的高性能电容器具有高电容值和低电感.在较高功率水平下,具有高电感且基于聚丙烯（PP）薄膜的标准电解质电容器,仅能提供有限的额定电流,因为聚丙烯薄膜是热的不良导体.而结合层压母线排的环形电容器则采用了具有高热导性和有效散热性的材料.此外,直接将电容器接入母线排结构,可降低母线排/ 电容器装置的直流电感.通过将母线排导体作为电容器终端,可在降低电感的同时,降低配电路径长度,从而实现紧凑的母线排装置,可实现大功率密度.
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