(H)EV-オンボードバッテリチャージャー

概要

お客様のトポロジ、リファレンスデザイン、ボードおよび設計リソースに推奨されるICを見つけ、フルトルクで航続可能距離を伸ばした電動ドライブトレインシステムを実現してください。

オンボードチャージャー（OBC）とは、ACグリッドから駐車中の車両の高電圧バッテリを充電するために車載されるシステムです。プラグインハイブリッド（PHEV）やバッテリ式電気自動車（BEV）の航続距離の延長はバッテリ容量を増やしたり、電気部品のエネルギー効率を改善することで実現されます。使われるバッテリ電圧クラスは450V程度に標準化されつつあり、より短時間の充電と車両内部のケーブル配線の軽量化をサポートするため、さらに高い電圧に向かう傾向にあります。モジュールベースソリューションが価格圧力で減る中、ディスクリート高電圧製品は、OBCアプリケーションに広く使われています。高速充電に向けたトレンドは、OBCトポロジに要求される電力レンジにも影響を与えているため、新たなデザインでは11kW、もしくは22ｋWにまで向かう傾向にあります。このような背景が低システムコストでの高効率性と高電力密度への要求と重なり、強力に3相ソリューションを推進しています。現在はグリッドからバッテリへの単方向電力フローが一般的ですが、バッテリから負荷、またはバッテリからグリッドへの双方向ユースケースもあります。

推奨製品についてはブロック図をご覧ください。

製品

(H)EV – AC-DCバッテリーチャージャーシステム図

システムの利点

  • プラグインハイブリッドおよびEVに最適
  • 力率改善回路（PFC）を内蔵
  • ガルバニック絶縁
  • 広範囲にわたる入出力電圧
  • 電流制限値を調整可能
  • 車載標準の通信（CAN）
  • モジュラーコンセプトによる単相から3相までのAC電源

3相オンボードチャージャー例をご覧ください。

三相オンボード・チャージャ

    • 三相オンボード・チャージャ

      マイクロコントローラ

      マイクロコントローラ：AURIX™ 車載用マイクロコントローラTC2xxxもしくはTC3xx

      32ビット TriCore™

    • 三相オンボード・チャージャ

      通信およびシステム電力管理

      通信およびシステム電力管理：OPTIREG™ LDOとCANトランシーバー、またはシステム基盤チップ（SBC）などの統合ソリューションとの組み合わせ

      通信およびシステム電力管理

    • 三相オンボード・チャージャ

      PFCパワースイッチ

      PFCパワースイッチ：CoolMOS™ 車載用MOSFETまたはCoolSiC™ シリコンカーバイド車載用MOSFETまたはTRENCHSTOP™ 5 車載用 IGBT

      車載用IGBTディスクリート

    • 三相オンボード・チャージャ

      DC/DC一時側電源スイッチ

      DC/DC一時側電源スイッチ：CoolMOS™ 車載用MOSFETまたは CoolSiC™ シリコンカーバイド車載用MOSFET

      sic mosfet

    • 三相オンボード・チャージャ

      DC/DC二次側パワースイッチ

      DC/DC二次側パワースイッチ：CoolMOS™ 車載用MOSFETまたはCoolSiC™ シリコンカーバイド車載用MOSFETおよびCoolSiC™ 車載用ショットキーダイオード

      Schottky diodes

    • 三相オンボード・チャージャ

      Automotive Level Shifter ICs

      車載用レベルシフタICおよび電流センサー

      1edn

     

    PFC段：

    • 力率改善能力>0.9
    • DCリンク電圧レギュレーション
    • EMC入力フィルタ
    • 接地への絶縁

    →通常は標準ブーストトポロジまたはトーテムポールトポロジにより実現される

    HV-HV　DC-DCコンバータ:

    • OBC出力電圧レギュレーション
    • 充電電流設定
    • ガルバニック絶縁
    • EMC出力フィルタ

    →通常はLLCトポロジまたはZVS位相シフトトポロジ（ゼロボルトスイッチング）により実現される

    オンボードチャージャーのPFC段に用いる標準ブーストトポロジに推奨される製品

    利点：

    • 2.3kW～22kWの全要求パワークラスに適合
    • コスト最適化ソリューション（パワー半導体の数を制限）
    • 実装が容易

    欠点：

    • 効率が劣る（整流器での損失）
    • 双方向が実現不可能

    推奨製品

    利点：

    • 3kW～22kWの全要求パワークラスに適合
    • 能動整流を使う場合に高効率
    • 双方向充電へのアップグレードが容易

    欠点：

    • より高コスト（コンポーネント数がより多い）
    • 実装がより複雑
    • 高速スイッチングIGBTの制御におけるお客様の経験がまだ少ない

    推奨製品

     

    利点：

    • 2.3kW～22kWの全要求パワークラスに適合
    • 産業用、民生用アプリケーションに広く採用
    • リップルをフィルタするための出力のチョークが不要
    • 双方向へのアップグレードが容易

    欠点：

    • 制御アルゴリズムが複雑
      • 共振周波数に正確に合わせる制御が必要
      • 制御の失敗でOBCが破損する
    • 定入力電圧が必要

    推奨製品

    利点：

    • 2.3kW～22kWの全要求パワークラスに適合
    • 産業用、民生用アプリケーションに広く採用
    • リップルをフィルタするための出力のチョークが不要
    • 双方向へのアップグレードが容易

    欠点：

    • 制御アルゴリズムが複雑
      • 共振周波数に正確に合わせる制御が必要
      • 制御の失敗でOBCが破損する
    • 定入力電圧が必要

    推奨製品

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    CoolMOS™ CFD7A―車載アプリケーションで追随を許さない先進性

    新発売のHV SJパワーMOSFETシリーズ、CoolMOS™ CFD7Aは、他の追随を許さない技術的なノウハウを、AEC-Q101規格の先を行くインフィニオンの立証済み車載製品品質基準に融合した製品です。真性高速ボディダイオードと効率レベルの向上でPFC/DC-DC段向けに安定したデバイスになりました。代表的なバッテリシステム電圧最大475Vまで対応し、スイッチング損失の低減で優れた軽／全負荷効率が得られます。オンボードチャージャーデザインがより小型、高性能になります。

    トレーニング

    自動車用途: 650V CoolMOS™ CFD7A

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    このビデオでは以下を学ぶことができます。

    • 車両の中で充電がどのように行われるのか
    • オンボードチャージャー（OBC）の概念と様々な充電カテゴリ
    • オンボード充電の要件と、様々なパワートポロジ

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    このビデオでは以下を学ぶことができます：

    • バッテリ式電気自動車の充電とは何か
    • 現在利用可能な３つの充電カテゴリ
    • これらの充電はどのように実現されているのか

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    このビデオでは以下を学ぶことができます：

    • インフィニオンのパワー半導体ラインアップが、どのように電気自動車業界の主要課題のソリューションとなっているのかがわかります。
    • インフィニオンの普遍的なバリュードライバと共に、エレクトロモビリティ市場における最近のサクセスストーリーをご覧ください。

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