NTC热敏电阻在家用充电桩的应用:从温度感知到安全优化

在碳中和战略驱动下，全球电动汽车产业正经历爆发式增长，带动家用充电桩装机规模及使用频次呈现指数级攀升态势。中国充电联盟最新统计数据显示，截至2024年底，我国充电基础设施保有量已突破1280万台大关，同比增幅达49.1%，车桩比优化至2.4:1。由此看来家用充电桩市场处于快速增长势头，具有巨大发展潜力。

在此背景下，充电桩生产企业不仅要致力于提升产能，还需对设备的热管理问题保持高度警觉。在电能转换与传输过程中，充电桩会产生大量热量，导致设备温度急剧上升。若温度过高，不仅会降低运行效率、加速器件老化、缩短使用寿命，还可能引发短路、火灾等严重安全事故，直接危及用户生命和财产安全。因此，构建一个高效、可靠的热管理系统已成为确保充电桩稳定运行的关键。NTC热敏电阻作为一种高精度、高可靠性的温度传感元件，能够实时、精准地监测充电桩内部温度变化。一旦检测到温度异常升高，它会立即触发散热机制，有效防止设备因过热而损坏，避免安全事故的发生，为充电桩的安全稳定运行提供了坚实的保障。

一、充电桩核心工作原理

充电桩的核心功能是将电网中的交流电转换为适合储存于电动汽车电池内的直流电。其内置充电控制器会根据汽车电池电量、充电需求以及车辆和电池状态（包括电压、电流、温度等），自动调节输出电流和电压，以确保充电过程高效和安全性。电动汽车通过充电接口与充电桩的充电枪相连，形成完整闭合电路，电能便能从充电桩经充电线传输至车辆电池，实现电能存储。

二、充电桩热管理的重要性

充电桩在工作时，电能转换和传输过程中会产生热量，导致设备温度升高。如果温度过高，可能会影响充电桩正常运行，降低充电效率，甚至引发设备故障或安全事故。因此，热管理系统的首要任务是实时监测和控制充电桩内部温度，确保其在安全、高效的温度范围内运行。

充电桩主要分为交流充电桩和直流充电桩，分别被称为“慢充”和“快充”。交流充电桩主要借助电动汽车内置的OBC（车载充电机），将电网内交流电转换成直流电进而为电池充电。而直流充电桩则是通过内部的整流器，直接把电网的交流电转换为直流电，用于对电池充电。

无论是直流充电桩还是交流充电桩，都会因为过充过放等原因导致异常温升，因此实现对充电桩内部以及转化器件温控是必不可少的。

三、NTC热敏电阻如何对充电桩进行温控和安全优化？

1.温度监控与调整：

NTC热敏电阻通常安装在充电桩内部关键部位，如功率模块、充电控制器和充电枪插头等，实时监测这些部位的温度变化。一旦监测到温度超过预设安全阈值，控制系统会立即采取措施，如启动散热风扇或降低充电功率，以防止设备过热。

2.过热保护：

充电桩正常工作温度是-20℃至50℃，当NTC热敏电阻检测到温度高达危险值（通常设置为高于50℃）时，系统会触发警报并采取保护措施，如切断充电电路，这措施有效防止因过热导致的设备损坏或安全事故。

3.优化充电效率：

通过实时监测充电桩工作温度，NTC热敏电阻能帮助控制系统动态调整充电功率，确保在不同环境条件下都能实现高效充电。这不仅提高了充电效率，还延长了充电桩的使用寿命。

四、具体应用案例

1.功率模块温度监测：

功率模块是充电桩实现电能转换的关键部件，核心功能之一是将输入的交流电（AC）转换为直流电（DC），通常工作在高电流和高电压条件下，容易产生大量热量。NTC热敏电阻安装在功率模块附近，实时监测其温度，确保模块在安全温度范围内工作。

功率模块测温点，NTC配置于IGBT内,使用贴片玻封热敏电阻

2.充电枪插头温度监测：

充电枪插头在高电流充电过程中会产生热量，尤其是在快充模式下。NTC热敏电阻安装在充电枪插头内部，监测插头与插座的温度，防止因过热导致接触不良或损坏。

枪头测温点：304不锈钢直管金属头封装，响应时间τ＜1s 

3.控制器温度监测：

充电控制器负责管理整个充电过程，其稳定性和可靠性至关重要。NTC热敏电阻安装在控制器电路板内，监测控制器实时温度，确保其在高负荷运行时不会异常过热。

控制器监测点：环氧系列NTC，引脚焊接在控制器电路板上

通过RS485总线传输温度梯度数据，配合ANSYS热仿真模型实现故障预诊断，将热失控风险降低83%。

五、总结

NTC热敏电阻在充电桩热管理中的应用，不仅提高了设备的运行效率和安全性，还延长了设备的使用寿命，提升了用户体验。随着电动汽车市场的持续增长，充电桩的热管理系统将面临更高的要求。NTC热敏电阻以其高精度、高可靠性和快速响应的特点，将继续在充电桩热管理领域发挥重要作用，为电动汽车的普及和发展提供有力支持。