光耦助力提升電動(dòng)汽車(chē)充電站的安全與效率

    近年來(lái)，全球交通運(yùn)輸領(lǐng)域的電動(dòng)化得到了飛速發(fā)展。到2012年底，全球電動(dòng)汽車(chē)（EV）數(shù)量達(dá)到約18萬(wàn)輛。據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的《全球電動(dòng)汽車(chē)展望》報(bào)告，這個(gè)數(shù)字在2014年底增長(zhǎng)了3.7倍，達(dá)到66.5萬(wàn)多輛。該報(bào)告還預(yù)測(cè)，到2020年將約有2 000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)在道路上行使。
    隨著電動(dòng)汽車(chē)的快速增長(zhǎng)，為延長(zhǎng)車(chē)輛的行駛里程，人們對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求也隨之“水漲船高”。電動(dòng)汽車(chē)充電站，也稱為電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)設(shè)備（EVSE），為電動(dòng)汽車(chē)供電，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)互連。在本篇文章當(dāng)中，電動(dòng)汽車(chē)（EV）包括充電式電動(dòng)汽車(chē)或純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）、電動(dòng)公交車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)輛（PHEV）。圖1展示了一臺(tái)工作中的電動(dòng)汽車(chē)充電站。

    圖1 這是電動(dòng)汽車(chē)在充電站充電的常見(jiàn)場(chǎng)景

    IHS汽車(chē)部門(mén)預(yù)測(cè)；全球電動(dòng)汽車(chē)充電站的安裝量將從2014年的100萬(wàn)個(gè)激增到2020年的1360萬(wàn)個(gè)。據(jù)這個(gè)市場(chǎng)研究公司估計(jì)：屆時(shí)美洲的安裝量將達(dá)到430萬(wàn)個(gè)；歐洲、中東和非洲（EMEA）地區(qū)的安裝量將達(dá)到 410萬(wàn)個(gè)；亞洲（包括日本）的安裝量將達(dá)到530萬(wàn)個(gè)。
    各國(guó)政府如德國(guó)、中國(guó)和美國(guó)都正在逐步將更多的資金用于開(kāi)發(fā)充電基礎(chǔ)設(shè)施。例如，中國(guó)計(jì)劃到2020年建造450萬(wàn)個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電站。據(jù)中國(guó)中央政府網(wǎng)站的報(bào)道，這將幫助實(shí)現(xiàn)到2020年將純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)輛的累計(jì)生產(chǎn)量和銷(xiāo)售量提高到500萬(wàn)臺(tái)的目標(biāo)。基于2014年年底建成31000個(gè)充電站的事實(shí)[注5]，要實(shí)現(xiàn)建造450萬(wàn)個(gè)充電站的目標(biāo)意味著復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）需要達(dá)到129%。
    充電站標(biāo)準(zhǔn)
    在電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)機(jī)遇的同時(shí)，也帶來(lái)了亟需解決的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。其中一個(gè)挑戰(zhàn)就是充電系統(tǒng)關(guān)鍵部件缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，比如充電線、保護(hù)機(jī)制、額定功率、插頭類(lèi)型、耦合器配置和通信等。與交流慢速充電相比，這些問(wèn)題在快速充電系統(tǒng)當(dāng)中更為明顯，這是因?yàn)榭焖俪潆娤到y(tǒng)通常安裝在共享的公共或半公共的區(qū)域。顯而易見(jiàn)，系統(tǒng)不兼容會(huì)讓共享變得困難。
    國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）創(chuàng)立了一整套覆蓋電動(dòng)汽車(chē)充電的標(biāo)準(zhǔn)。例如，IEC 61851-1：2010 EV適用于以高達(dá)1000 V標(biāo)準(zhǔn)交流電和高達(dá)1500 V直流電給電動(dòng)汽車(chē)充電的車(chē)載和非車(chē)載設(shè)備。IEC 61851-23：2014則規(guī)定了對(duì)直流電動(dòng)汽車(chē)充電站的要求。此外，IEC 62196-3：2014規(guī)定了對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電耦合器的特定要求。
    在全球范圍內(nèi)，快速充電系統(tǒng)目前面臨著相互競(jìng)爭(zhēng)的標(biāo)準(zhǔn)——一個(gè)是日本工業(yè)界采用的CHAdeMO協(xié)議，另一個(gè)是美國(guó)和德國(guó)汽車(chē)制造商,采用的國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)（SAE International）推出的J1772聯(lián)合充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（CCS，又稱“Combo”標(biāo)準(zhǔn)）。這些標(biāo)準(zhǔn)在額定功率、耦合器設(shè)計(jì)、及EVSE和EV之間的通信協(xié)議等方面的規(guī)格參數(shù)各不相同。
    不過(guò)，也有人指出“沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)”，這是因?yàn)樗麄兊某潆娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)將全部功能集成在一起，同時(shí)符合CHAdeMO以及SAE標(biāo)準(zhǔn)。其中一個(gè)例子是ABB公司的Terra 53充電站。另一個(gè)相對(duì)較新的競(jìng)爭(zhēng)性標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)近日審批通過(guò)的GB / T 20234——修訂版。某些設(shè)計(jì)，如特斯拉的超級(jí)充電站，使用專門(mén)的充電技術(shù)。
    交流還是直流充電？
    暫且不論標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性，目前主要有兩種方法將電力從車(chē)輛外部輸送到車(chē)輛內(nèi)部的電池：交流（ac）或直流（dc）。電網(wǎng)通過(guò)交流輸電，而存儲(chǔ)在車(chē)載電池中的則為直流電。因此，需要充電器來(lái)做轉(zhuǎn)換工作。
    根據(jù)充電器是安裝在車(chē)輛內(nèi)部還是外部，可分為車(chē)載充電器（OBC）和非車(chē)載充電站。車(chē)載充電器接受來(lái)自家里以及消費(fèi)者工作場(chǎng)所的主電力供應(yīng)源提供的交流電，并將其轉(zhuǎn)換為直流電以供電池充電。通常情況下，交流充電速度緩慢，這是因?yàn)檫@種充電器允許的額定功率受到限制——這是因?yàn)榭稍试S的重量、空間和成本所造成的。
    直流充電法通常用于非車(chē)載充電站當(dāng)中。它將直流電直接注入到車(chē)輛內(nèi)部的電池。由于直流充電設(shè)備安裝在固定位置，且沒(méi)有大小的限制，它的額定功率可高達(dá)數(shù)百千瓦。

    圖2 直流快速充電法將充電時(shí)間從小時(shí)級(jí)縮短至分鐘級(jí)

    例如，SAE J1772標(biāo)準(zhǔn)將DC Level 2的規(guī)格提高到100 kW。CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)則將50千瓦看成是最佳的輸出功率，同時(shí)考慮到了在充電站所在地獲取最大功率的成本，以及電池的充電時(shí)間。特斯拉的超級(jí)充電站由多個(gè)并行工作的Model S充電器組成，可為電池輸送高達(dá)120千瓦的直流電。這個(gè)充電速度相當(dāng)于在約30分鐘內(nèi)充滿行駛170英里路程所需的電力。直流快速充電法將充電的時(shí)間從小時(shí)級(jí)縮短至分鐘級(jí)。圖2展示了交流和直流兩種充電方式。下表則列出了在交流和直流充電各自允許的最大充電功率和預(yù)估的充電時(shí)間，以供大家參考。

    交流電（ac）和直流電（dc）充電器的充電速度各不相同，兩者對(duì)于適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)駕駛員的不同生活方式都是至關(guān)重要的。例如，電動(dòng)汽車(chē)駕駛員可以在時(shí)間充裕的時(shí)候，比如呆在家里或工作場(chǎng)所的時(shí)候，使用交流電充電。相比之下，直流快速充電可以大大減少充電時(shí)間，以便讓電動(dòng)汽車(chē)司機(jī)更快地繼續(xù)他們的旅程。快速充電是成功推出能減少顧客里程焦慮（特別是長(zhǎng)途駕駛）的電動(dòng)汽車(chē)的一個(gè)關(guān)鍵因素。
    充電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和安全隔離
    電動(dòng)汽車(chē)充電站的車(chē)載電子系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)充電站的所有功能都需要考慮到安全隔離的需求。車(chē)載系統(tǒng)包括高壓電池管理系統(tǒng)、dc-dc轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器及車(chē)載充電器。對(duì)于車(chē)載系統(tǒng)而言，光耦合器必須在隔離功能方面具有更好的可靠性和安全性，包括柵極驅(qū)動(dòng)、電流/電壓感應(yīng)和數(shù)字通信等。這篇文章中的討論將集中在適用于非車(chē)載充電站設(shè)計(jì)的隔離解決方案，通常工業(yè)級(jí)器件就已經(jīng)足夠了。
    一般而言，一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電站通常包括的功能塊有AC-DC整流器、功率因數(shù)校正（PFC）和DC-DC轉(zhuǎn)換器，以將電壓調(diào)節(jié)到適合于為車(chē)輛電池充電的水平。圖3是一個(gè)直流充電站的功能模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。在高頻隔離的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，電氣隔離功能通過(guò)高頻變壓器在dc-dc轉(zhuǎn)換器中提供。此外，多個(gè)隔離設(shè)備提供各種信號(hào)隔離功能，同時(shí)在高電壓電和低壓控制器之間保持安全的隔離。在所有的這些部分，MOSFET和IGBT功率器件用于執(zhí)行開(kāi)關(guān)功能。

    圖3　充電控制中心進(jìn)行計(jì)算和執(zhí)行控制指令，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能

    位于系統(tǒng)中心的是在微控制單元（MCU），控制功率因素矯正（PFC）和帶有脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)的dc-dc 轉(zhuǎn)換器。充電控制系統(tǒng)根據(jù)電壓、電流的信息和其他數(shù)據(jù)如溫度和用戶輸入等，進(jìn)行計(jì)算和執(zhí)行控制指令，從而實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能。數(shù)字通信端口用于EVSE和電動(dòng)汽車(chē)充電控制中心之間的通信，之后接入云端，用于報(bào)告充電數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷等。
    光耦合器提供電流隔離和高效充電功能
    如圖3所示，隔離式安全柵沿著多個(gè)光耦的耦合點(diǎn)形成的線上構(gòu)建。這一點(diǎn)在確保設(shè)計(jì)符合安全監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)方面很重要。除了電氣隔離，在電源轉(zhuǎn)換器中包括EV充電站中電源轉(zhuǎn)換器中需要重點(diǎn)關(guān)注的另外一個(gè)重要因素是電力轉(zhuǎn)換效率。本文介紹了如何使用目錄[注17]中的幾個(gè)光耦，以實(shí)施高效的充電站設(shè)計(jì)，并保證安全隔離。
    柵極驅(qū)動(dòng)器
    在電動(dòng)汽車(chē)充電站當(dāng)中，MCU改變PWM信號(hào)，以打開(kāi)或關(guān)閉MOSFET或IGBT，并調(diào)整每種狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，以根據(jù)電池充電模式來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓/電流。從MCU 輸出的PWM信號(hào)通常需要放大，以增加輸出電流，并以希望的頻率切換電子器件。這是通過(guò)采用名為“柵極驅(qū)動(dòng)器”的器件來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFET或IGBT柵極來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
    目前，一些柵極驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商提供一整套的產(chǎn)品組合，包括從基本的柵極驅(qū)動(dòng)器到功能豐富的集成柵極驅(qū)動(dòng)器，以滿足高效驅(qū)動(dòng)和保護(hù)功能的設(shè)計(jì)需求。比如，ACPL-W346柵極驅(qū)動(dòng)器提供2.5 A輸出電流、軌到軌的輸出電壓范圍，以及極短的55-ns傳播延遲時(shí)間。這些電氣規(guī)格參數(shù)對(duì)于需要保證高電力轉(zhuǎn)換效率的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)都是必不可少的。這部分封裝在SSO-6小型表面貼裝器件當(dāng)中，按照UL1577標(biāo)準(zhǔn)，每分鐘的額定絕緣電壓為5000 VRMS；按照IEC / EN / DIN EN 60747-5-5標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到1140 VPEAK。通過(guò)這些標(biāo)準(zhǔn)意味著控制器和用戶的安全將得到保證。
    在電動(dòng)汽車(chē)充電站的設(shè)計(jì)當(dāng)中，除了選擇最佳的電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，選擇先進(jìn)的電力器件和合適的柵極驅(qū)動(dòng)器可以幫助實(shí)現(xiàn)效率目標(biāo)。碳化硅（SiC）的MOSFET迅速出現(xiàn)在商用電力設(shè)備市場(chǎng)上，和傳統(tǒng)的基于硅材料的MOSFET和IGBT相比，它能夠提供幾個(gè)好處。其中一個(gè)好處是減少了開(kāi)關(guān)損耗，因?yàn)楦邏?SiC MOSFET不會(huì)發(fā)生IGBT當(dāng)中出現(xiàn)的拖尾電流損耗。此外，SiC MOSFET的電流密度高，晶元尺寸小，和硅MOSFET相比，電容更低。因此，可以實(shí)現(xiàn)較高的切換頻率，從而提高系統(tǒng)的效率。

    圖4　通過(guò)Avago柵級(jí)驅(qū)動(dòng)和Cree SiC MosfETs提升效率

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，效率提升是相當(dāng)顯著的。這些設(shè)計(jì)分別采用了配有合適緩沖階的AC  PL-W346和ACPL-339J，并與8-A、100-kHzSEPIC dc-dc轉(zhuǎn)換器中的Cree C2M SiC MOSFET協(xié)作。當(dāng)阻斷電壓為600-V的時(shí)候，基于SiC MOSFET的系統(tǒng)要比常規(guī)的基于IGBT的設(shè)計(jì)的效率高4％（圖4）。圖5是使用ACPL-339J驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET 的簡(jiǎn)化連接回路。

    圖5 這張圖展示了使用ACPL-339J 以驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET的簡(jiǎn)化連接回路

    電壓和電流檢測(cè)
    電動(dòng)汽車(chē)的電池充電主要有以下三種方式：恒定電壓、恒定電流，以及兩者的組合。大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)在充電過(guò)程的初始階段使用恒定電壓，然后在最后階段使用恒定電流充電。為有效使用這些充電方法，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓和幾個(gè)分路的電流需要進(jìn)行測(cè)量并反饋給MCU進(jìn)行計(jì)算，從而相應(yīng)地調(diào)整PWM信號(hào)。例如，在圖3中，直流鏈路和充電器輸出的電壓需要進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)，并確保準(zhǔn)確的讀數(shù)。除了電壓信息，PFC系統(tǒng)——經(jīng)過(guò)輸入和輸出軌中的電力也需要進(jìn)行測(cè)量。
    不少有關(guān)高效率充電系統(tǒng)的研究將電壓和電流信息作為控制算法和電力計(jì)算中的基本參數(shù)——在這種計(jì)算當(dāng)中信息的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。充電電壓、電流和充電時(shí)間構(gòu)成了充電過(guò)程中的能耗，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為充電費(fèi)用賬單。因此，需要將測(cè)量精確度保持在一定的水平。
    測(cè)量較高電壓的一種常見(jiàn)方法是使用電阻分壓器將電壓降低到一個(gè)適當(dāng)?shù)乃健Ｈ缓?，線性傳感芯片將測(cè)量電壓，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到MCU。電流檢測(cè)電路經(jīng)常采用精密分流電阻將電流轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)，然后通過(guò)一些信號(hào)調(diào)節(jié)器件發(fā)送給MCU。
    然而，將信號(hào)從高壓領(lǐng)域如PFC和DC-DC轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)精確傳送到低壓控制器一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。這是由于在這些兩個(gè)區(qū)域會(huì)發(fā)生較大的切換噪音和接地回路噪音。這些常見(jiàn)的電路問(wèn)題會(huì)破壞數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，損壞MCU，并威脅用戶安全。在這些情況下，隔離放大器如ACPL-C87X和ACPL-C79X系列都能夠很方便地檢測(cè)電壓和電流。

    圖6這個(gè)回路提供高壓測(cè)量功能，可轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的對(duì)地參考輸出

    使用ACPL-C87X隔離電壓傳感器相當(dāng)簡(jiǎn)單。帶有ACPL-C87X的直流電壓感應(yīng)回路請(qǐng)見(jiàn)圖6。假設(shè)VIN的ACPL-C87X額定輸入電壓為2V時(shí)，用戶需要根據(jù) R1 = (VL1-VIN)/VIN × R2來(lái)選擇電阻R1。例如，如果 VL1 為600 V，R2為10kΩ，則R1的值為2990 k?。
    幾個(gè)電阻可以組合起來(lái)以匹配目標(biāo)值。例如，將2MΩ、430kΩ的和560kΩ電阻串聯(lián)起來(lái)，電阻恰好等于2990千歐。降低的輸入電壓先通過(guò)R2和C1形成的抗混疊濾波器過(guò)濾，然后交由ACPL-C87X檢測(cè)。隔離差分輸出電壓（VOUT + - VOUT-）經(jīng)由后置放大器（U2）轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)（VOUT）。VOUT和高壓側(cè)的線電壓呈線性比例關(guān)系，可以安全地與系統(tǒng)微控制器連接。ACPL-C87X的典型增益值為1，總傳遞函數(shù)就是VOUT = VL1/(R1?R2+1)。
    使用隔離放大器來(lái)檢測(cè)電流也很簡(jiǎn)單。只要把分流電阻和輸入端相連然后通過(guò)隔離柵獲取差分輸出（圖7）。通過(guò)使用合適的分流電阻，大小不一的電流——從不到1A到超過(guò)100A，都可以進(jìn)行測(cè)量。

    圖7　通過(guò)使用合適的分流電阻，從不到1A到100A+的電流都可以進(jìn)行測(cè)量

    在操作當(dāng)中，電流流過(guò)分流電阻，產(chǎn)生的模擬壓降信號(hào)會(huì)被ACPL-C79X檢測(cè)到，差分輸出電壓在光隔離柵的另一端形成。該差分輸出電壓和電流振幅成比例，并可以通過(guò)運(yùn)算放大器，如圖6中的后置放大器轉(zhuǎn)換為一個(gè)單端信號(hào)，或者直接發(fā)送到控制器自帶的的模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。
    數(shù)字通信
    先進(jìn)的控制方案對(duì)于實(shí)施充電站和電動(dòng)汽車(chē)之間的充電控制協(xié)議是有必要的。這是另一個(gè)容易出現(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域。例如，SAE J1772詳細(xì)說(shuō)明了為AC Level 1 和2使用工作周期調(diào)變手段控制導(dǎo)頻信號(hào)通信的方法。對(duì)于直流充電所需的數(shù)字通信而言，SAE委員會(huì)正在更新J2931，提出了有關(guān)控制導(dǎo)頻信號(hào)或輸電干線(mains)的電力線通信（PLC）計(jì)劃。特斯拉參與了SAE委員會(huì)的這個(gè)工作，并決定使用和SAE J1772一樣的信號(hào)控制方案。
    最流行的充電標(biāo)準(zhǔn)CHAdeMO（基于快速充電式電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量）選擇控制器局域網(wǎng)（CAN）進(jìn)行快速充電。據(jù)日本協(xié)會(huì)的網(wǎng)站顯示，由于直流快速充電器輸入達(dá)到500-V / 100-A，如果出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致致命事故。為此，通信的高可靠性是必需的。該協(xié)會(huì)認(rèn)為CAN作為汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通信方式已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間的高可靠記錄。據(jù)報(bào)道，作為電子控制單元（ECU）用于控制充電過(guò)程的一種通信方法，其噪聲容忍度超過(guò)PLC方法（“常問(wèn)問(wèn)題——技術(shù)”）。
    CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)提供了一對(duì)CAN總線，以將耦合器界面上的充電器和車(chē)輛連接起來(lái)。耦合器管腳8和9被分別命名為CAN-H和CAN-L（“技術(shù)詳情”[注13]），可讓CAN收發(fā)器連接。
    在CAN收發(fā)器和CAN控制器之間添加光隔離功能可顯著提升系統(tǒng)的安全性，因?yàn)楣怦钐峁┑陌踩珫趴梢苑乐箤⑷魏螕p害級(jí)聯(lián)到系統(tǒng)MCU。這種配置可提高極高噪音環(huán)境（如高電壓的電池充電系統(tǒng)）中數(shù)據(jù)通信的可靠性。圖8顯示了如何使用光耦為快速充電站設(shè)計(jì)部署隔離CAN總線數(shù)字通信方案的方法。類(lèi)似的回路也適用于車(chē)內(nèi)系統(tǒng)。

    圖8　該設(shè)置為快速充電站設(shè)計(jì)提供隔離的CAN總線數(shù)字通信

    在圖8中，一對(duì)10-MBd 快速光耦合器（部分ACPL-W61L）被用來(lái)傳輸和接收數(shù)據(jù)。這個(gè)產(chǎn)品僅需要1.6 mA 的LED電流，其SSO-6封裝不足傳統(tǒng)DIP-8封裝一半大小。按照UL1577的標(biāo)準(zhǔn)，ACPL-W61L每分鐘可以承受5000VRMS 的高壓。這部分按照可在高瞬變?cè)肼曋袀鬏斝盘?hào)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其共模瞬變抗擾度(CMTI)可達(dá)到 35 kV/μs[注30]。 為適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，可用其他光耦代替ACPL-W61L。這包括5-MBd級(jí)別的ACPL-W21L和25-MBb的雙通道雙向ACSL-7210。
    結(jié)論
    在探索使用相對(duì)便宜的電力能源的同是，電動(dòng)汽車(chē)終將有助于減少全球運(yùn)輸業(yè)對(duì)石油的依賴。它們還將有助于減少溫室氣體和其他污染物的排放，并將隨著在發(fā)電投資組合中引入更多的可再生能源而得到進(jìn)一步的改善。
    電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施是推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在全球范圍內(nèi)廣泛采用的一個(gè)關(guān)鍵因素。在一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電站當(dāng)中，尤其是對(duì)于直流快速充電而言，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)采用復(fù)雜的電力系統(tǒng)來(lái)為電池提供足量的電力。安全隔離是必要的，因?yàn)榈碗妷嚎刂葡到y(tǒng)、高壓電力系統(tǒng)、以及用戶可訪問(wèn)的用戶界面都同時(shí)存于一個(gè)單一的充電站當(dāng)中。
    電動(dòng)汽車(chē)充電器的另一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考量因素是電力轉(zhuǎn)換效率。光耦，如柵極驅(qū)動(dòng)器、電壓/電流傳感器和數(shù)字通信光耦都在單一封裝當(dāng)中提供安全隔離功能和各自的電氣功能，從而引領(lǐng)朝著系統(tǒng)朝著高效的方向發(fā)展。