Elektrická vozidla (EV) a plug-in hybridní vozidla (PHEV) pro evropský trh jsou obecně připravena jak pro AC, tak pro DC nabíjení. Extrémně rychlé nabíjení je realizováno vysokým výkonem DC nabíjení a je vhodné pro rychlé doplnění energie přímo na silnici. Pro dobití akumulátoru na 80% v rozmezí 10- 20 minut je nutný nabíjecí výkon několik set kW. To znamená dosáhnout nabíjecích proudu 300-500A. K tomu je nutné použít speciálních nabíjecích kabelů s velkým průměrem drátu a někdy je dokonce nutné použít přídavného chlazení vodou. Hlavní napájecí měnič a nabíječka jsou umístěny v nabíjecí stanici - electric vehicle supply equipment (EVSE).

Při nabíjení střídavým proudem dochází k převodu energie převážně přímo ve vozidle. Rozdíl mezi třífázovým rychlým, jednofázovým pomalým a stejnosměrným nabíjením je ve výkonu. Rychlé AC nabíjení v řadě případů vyžaduje výkon až 22kW. AC nabíjení je tak vhodné hlavně pro delší nabíjecí cykly, např. během noci nebo mimo pracovní cyklus vozidla.

V tomto článku se zaměříme na LLC můstek, který má vyšší hustotu výkonu než srovnatelné polomůstky. Ačkoliv je k dosažení správného výsledku zapotřebí většího úsilí při konstrukci, výhodou je jednoznačně vyšší účinnost a nižší EMI.

1. Common Mode Tlumivka

V závislosti na aktuální spotřebě musí být tlumivka navržena tak, aby filtrovala všechny symetrické interferenční vazby. Stejně jako všechny ostatní položky v systému OBC musí splňovat požadavky automobilového průmyslu. Amorfní a nanokrystalická jádra pomáhají dosáhnout až 2 stupně AEC-Q200 a zmenšují celkové rozměry tlumivky.

2. Potlačení šumu

Pro potlačení šumu nabízí CODICO různé verze kondenzátorů X a Y. Do jejich portfolia patří kromě certifikovaných standardních položek AECQ200 také kondenzátory od firmy KEMET. Ty jsou testovány na 85 ° C / 85% r.h./240VAC a mají certifikát AEC-Q200.

3. Můstkové usměrňovače

PANJIT nabízí širokou škálu můstkových usměrňovačů. Schottkyho můstek (VRRM = 40V – 100V) a můstek pro všeobecné použití (VRRM = 50V – 1200V), které snesou proudy 0.5 až 25A. SANREX nabízí vysoce výkonné trojfázové moduly můstkového usměrňovače od 800-1600V s proudem 20A až 200A.

4. PFC-kondenzátory

Pro korekci účiníku KEMET nabízí speciální fóliové kondenzátory s vysokou proudovou kapacitou. V závislosti na požadavcích jsou k dispozici jedno nebo dvou metalizované verze s certifikací AEC-Q200.

5. PFC tlumivka

Pro tuto úroveň výkonu je nutná aktivní PFC v módu CCM (continous conduction mode). Stupeň zesílení PFC vyhlazuje kolísání síťového napětí a reguluje odběr proudu tak, aby mohl být nepřetržitě napájen plný můstek. U CCM musí být tlumivky navrženy se spékanými práškovými jádry (např. Sendust a HighFlux) a navinuty masivním drátem, aby se předešlo neúmyslnému nasycení během provozu. Ve srovnání s vhodnými feritovými jádry, může ušetřit až 50% objemu díky nižší ztrátě jádra.

6. PFC-driver

Pro aplikace nad 70W je povinný PFC. MPS nabízí regulátory PFC pro vysokou účinnost. Řada MP440xx od společnosti MPS nabízí výkonné drivery tranzistoru, nízkou cenu a kompatibilitu pinů s řadiči L6562.

7. DC-Link kondenzátory

CODICO nabízí široký výběr kondenzátorů různých technologií a verzí. KEMET vyvinul výkonný foliový kondenzátor, který je speciálně navržen pro toto použití. Řada C4AQ, která je samozřejmě certifikována AECQ200, nabízí vysoké jmenovité napětí až 1.500VDC (od 500VDC). Rozsah kapacit je až do 210μF. Codico je schopno nabídnout i kondenzátor, který je dobře přizpůsoben požadavkům zákaznické aplikace. Codico spolupracuje s partnerem pro elektrolytické kondenzátory RUBYCON, který nabízí mnoho zákaznických řešení. Nejoblíbenější řada RUBYCONu použitá v této problematice je řada MXC a MXG. Tyto kondenzátory dosahují životnosti 1 000 hodin při teplotě -25 až 105 ° C. Jmenovité napětí je 450V a kapacita se pohybuje v rozmezí  300 ~ 500μF. Tento rozsah kapacit je většinou stejný jako požadovaná hodnota kapacity pro každý 1kW výstupního výkonu. Takže počet kondenzátorů bude vynásoben počtem požadovaných kW. Někdy je lepší použít radiální typ elektrolytického kondenzátoru. Zejména v aplikacích, kde se vyskytují vibrace, protože radiální kondenzátor není tak náchylný na vibrace. V tomto případě lze použít řadu BXW, která dosahuje velkých kapacit v malých rozměrech pouzdra. Všechny položky jsou samozřejmě certifikovány podle AEC-Q200.

8. Gate drivery tranzistoru

Vysoce výkonné spínací MOSFET nebo IGBT tranzistory vyžadují výkonný driver. POWER INTEGRATIONS nabízí izolované drivery s mnoha integrovanými funkcemi. Rodina driverů SID11x2K  jsou jednokanálové drivery IGBT a MOSFET tranzistorů ve standardním pouzdru eSOP. Zesílené galvanické oddělení je realizováno pomocí inovativní technologie FluxLink od firmy POWER INTEGRATIONS. Výstupní proud až 8A (špičkově) umožňuje řídit až 600A(typicky) bez nutnosti dalších aktivních komponent. Dodatečné funkce, jako je zkratová ochrana (DESAT) s pokročilým měkkým vypnutím (ASSD), podpěťové blokování (UVLO) pro primární / sekundární stranu a rail-to-rail výstup s teplotní a procesně kompenzovanou výstupní impedancí zaručují bezpečný provoz i v drsných podmínkách.

9. Tranzistory MOSFET

PANJIT Power MOSFET tranzistory mají nízké ztráty vodivosti (conduction losses) a nízké spínací ztráty (switching losses).  BVDSS 400 ~ 1000V lze použít pro napájení AC-DC.

10. Snímání proudu

Pro snímání proudu CODICO nabízí bočníkové rezistory a proudové snímače pro automobilové aplikace. Výhody bočníkových odporů jsou především v tom, že snesou vysoké proudy a jejich cena je nízká. Proudové transformátory jsou dražší a fungují pouze pro střídavý proud, ale účinnost je lepší díky nižším ztrátám. Codico nabízí vlastní řešení od společnosti ELYTONE.

11. LLC rezonanční obvod

Obecně existují dvě možnosti, jak uspořádat LLC rezonanční obvod. Nejlevnější řešení je použít transformátor, jehož svodová indukčnost je řízena a funguje jako sériový induktor. Ten druhý způsob má separovaný sériový induktor a low-leake transformátor, který vyžaduje více prostoru na PCB a tím vyšší náklady ve srovnání s prvním řešením. Pro všechny varianty řešení jsou důležité správné hodnoty rezonanční indukčnosti, kapacity a magnetizační indukčnosti transformátoru, aby byla dosažena potřebná účinnost ve všech provozních bodech (každého stavu zatížení). Všechny komponenty související s LLC obvodem mohou být přizpůsobeny dle dané aplikace, aby se dosáhlo co nejlepší účinnosti. Codico ve spolupráci se společností ELYTONE dokáže nabídnout řešení přímo na míru dané aplikace. Potřebné AEC-Q200 testování bude provedeno až po uzavření celého zákaznického designu. Společnost KEMET poskytuje metalizované polypropylenové kondenzátory, které jsou speciálně navrženy právě pro tuto problematiku. Řada R74 je certifikována dle AEC-Q200 až do hodnoty 22,5 a je schopna pracovat s vysokými proudy.

12. SR-LLC regulátor

Pro nižší ztráty se často používá sekundární synchronní regulátor usměrňovače. Společnost MPS nabízí regulátor, který je schopen rychlého vypnutí, má vysokou odolnost proti šumu a kompatibilitu CCM / DCM. Dále nabízí duální synchronní usměrňovače speciálně určené pro LLC.

13. Výstupní filtr

KEMET nabízí fóliové kondenzátory řady C4AQ, které jsou vhodné pro použití jak pro DC-link, tak i pro filtrování výstupu. Baterie v elektro vozidlech používá vyšší napětí, kde parametry kondenzátorů této řady spolehlivě vyhovují, a navíc poskytuje výhodu nízkého ESR. Elektrolytické kondenzátory řady MXC, MXG a BXW od firmy RUBYCON, které jsou také doporučeny pro DC-Link, jsou rovněž vhodné pro filtrování napětí na výstupu.

14. Rezistory pro snímání proudu

Produkty od společnosti ISABELLENHUETTE splňují nejvyšší požadavky na teplotní koeficient (TC), termoelektrické napětí proti mědi, dlouhodobou stabilitu, indukčnost a zatížitelnost, což z nich činí ideální řešení pro palubní nabíječku. Vzhledem k tomu, že tyto vlastnosti jsou ovlivněny jak odporovým materiálem, tak i konstrukcí a technologií, jsou k dispozici dvě zásadně odlišné Shunt technologie:

• ISA-PLAN technologie, kde jsou prvky přesného a výkonového rezistoru vyleptány z filmů odporové slitiny (MANGANIN, ZERANIN), které jsou elektricky izolovány a aplikovány na dobrý tepelně vodivý kovový substrát.
• ISA-WELD technologie, která je vyrobena z pevného materiálu. Kompozitní materiál svařený elektronovým paprskem z mědi a z odporové slitiny (MANGANIN, ZERANIN, ISAOHM nebo Aluchrom).

Pro více informací kontaktujte distributora:  Petr.Rocek@codico.com. Zde také můžete směřovat veškeré své dotazy. https://www.codico.com