充电桩与电气连接技术助力电动汽车产业蓬勃发展-电子发烧友网

电动汽车在全电化社会中扮演着关键角色，为可持续未来铺平道路。然而，其普及程度离不开广泛覆盖的充电桩、更低的维护需求以及更短的充电时间。而改善这些因素则高度依赖于电气连接技术。

全球所需的充电桩数量正持续攀升。交流（AC）充电与直流（DC）充电共同推动着这一增长。交流充电通常通过家用壁挂式充电桩或公共交流充电桩进行，适用于夜间充电或车辆长时间停放的场所。相比之下，直流充电能够更快地补充电池电量，这对于长途旅行至关重要。

图1：交流与直流充电的比较（图源：Stock.Adobe）

交流充电桩与直流充电桩的比例约为10:1，具体比例和所在地区有关。到2030年，仅欧洲就需要新增超过3000万个交流充电桩*。为了经济高效地部署并可靠地运行这些交流充电桩，连接技术至关重要。

经济可靠的交流充电桩

图2：传统壁挂式充电桩，各个模块安装在DIN导轨上（图源：Phoenix Contact）

模块化充电桩通常包含电源、交流充电控制器、接触器、电能表、通信模块和剩余电流监测装置等组件，这些组件安装在DIN导轨上并需要手动接线。人工组装和接线过程耗时费力、成本高昂，而且容易出错。

更好的方案是将尽可能多的功能直接集成到PCB上，这样既能减少手动接线和降低错误率，又能使壁挂式充电桩更紧凑。PCB安装元器件来源广泛，通常比独立模块更具成本效益。

图3：基于PCB的壁挂式充电桩，可显著减少接线工作量（图源：Phoenix Contact）

光伏余能充电，具备自动相位切换功能

图4：自动相位切换功能可以最大化利用光伏能源（图源：Phoenix Contact）

光伏余能充电技术利用多余的太阳能为电动汽车充电。配备自动相位切换功能的壁挂式充电桩可通过分阶段充电实现能量最大化利用：先以1.3kW单相模式启动充电；当功率需求增大时，自动切换至三相模式。结合电池储能系统，可将多余的太阳能储存起来，供日后电动汽车充电或家庭用电使用。

安全快速的现场安装

图5：橙色杠杆式连接技术使操作更加直观；高弹簧力可确保连接牢固可靠（图源：Phoenix Contact）

在欧洲，11kW充电桩的平均投资约为每千瓦125欧元，这意味着一个11kW充电桩的成本约为1375欧元，其中安装费用大约375欧元，接近总成本的30%，并且安装人员往往时间紧迫，无暇查阅说明书。在这样的背景下，直观、安全的快速连接技术具有明显优势。对于电网连接（单相、双相或三相），建议采用三相接线方案，以实现均衡负载分配。

对于截面积不超过6mm²（有时为16mm²）的导线，带杠杆式操作的PCB接线端子是理想选择。橙色杠杆使连接操作一目了然、无需工具且快速便捷。杠杆位置可直观确认连接状态，省去额外检查步骤。高弹簧力可确保长期接触可靠性。Phoenix Contact LPT系列涵盖2.5mm²至25mm²导线截面积，提供水平与倾斜两种进线方式，以实现效果出色的设备集成。

安装多个充电桩时，必须将电源从一个充电桩连接到另一个充电桩。带有QPD和PRC连接器的预组装电缆可简化该过程。其编码设计可防止错误，实现快速安全的连接。

图6：通过PRC系列防水防尘连接器为多个壁挂式充电桩供电（图源：Phoenix Contact）

节省空间的内部接线

内部接线在制造商的受控环境下进行。节省空间的连接技术对于实现快速接线至关重要。对此，推入式PCB端子和连接器是首选方案。Phoenix Contact提供全面的信号和电源连接产品系列，支持垂直、水平和倾斜方向，具备出色的灵活性。

电动汽车与交流充电桩之间的通信过程，是通过充电电缆中的控制导引线（CP）传输脉宽调制（PWM）信号来实现的。这些通信过程使车辆能够启动、监控和停止充电。接近导引线（PP）触点可识别电缆电流容量，确保安全充电。这些信号的工作电压最高为12V，电流为毫安级。采用Push-X技术的紧凑型连接器是这类低压连接的理想选择。Push-X技术支持柔性导体直接插入，并提供声音反馈。

坚固耐用的连接器，确保通信可靠

交流充电桩通常支持通过LTE、WLAN和蓝牙进行无线通信：

LTE（蜂窝网络）：通过后端系统实现远程监控/控制、故障报告和计费功能。

WLAN：本地配置与智能家居集成。

蓝牙：快速认证和短距离设置。

这些功能通常集成在通信PCB上，可按需插拔。高引脚数的FINEPITCH板对板或板对线连接器（间距：0.635mm、0.8mm、1.27mm）可确保可靠接触。安装在室外的充电桩需应对极端气候条件，因此连接器必须符合IEC 61851-1标准，能够承受-25°C至+55°C的温度范围。热效应可能导致连接器产生相对位移。Phoenix Contact FS系列浮动连接器可补偿高达0.7mm（x/y轴方向）和0.6mm（z轴方向）的公差。