強力かつ高効率のDC急速EV充電
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高速EV充電向け大電力ソリューション
市場の電気自動車数が増え続けるのに対し、2050年までに自動車の排出量をゼロにするよう各国政府から圧力がかかり、いちだんと効率的な充電ソリューションが強く求められています。様々な消費者調査が示すように、電気自動車が受け入れられるかどうかは、充電プロセスの高い可用性と持続時間に大きく依存しており、大出力直流充電ステーションはこうした市場の要求に応えるものです。現在、一般的な電気自動車では、10分以内にバッテリー容量の約80％を充電することができます。これは内燃機関を搭載した従来の自動車の燃料補給に匹敵するものです。
パワーエレクトロニクスのマーケットリーダーであるインフィニオンは、エネルギー効率の高いDC急速充電を設計できるようお手伝いします。インフィニオンは、電力変換、マイクロコントローラー、セキュリティ、補助電源、通信など、あらゆる製品を網羅した、最も包括的で、すぐに実装可能なワンストップの製品/設計ラインアップを提供しています。
様々なタイプのEV充電器に精通し、設計に必要な全情報を入手してください
制御からセンシング、次世代のセキュリティやコネクティビティまで、高度なソリューション
インフィニオンのディスクリート製品は、150kWまでのDC EV充電器の設計に、最高の価格/性能比を提供します。こうした製品には、600 V CoolMOS™ SJ MOSFET P7、CFD7ファミリー、650 V IGBT TRENCHSTOP™ 5、1200 V CoolSiC™ MOSFETなどがあります。インフィニオンのCoolMOS™とCoolSiC™ MOSFETの比類ない利点には、高周波動作、高電力密度、低いスイッチング損失などがあり、あらゆるバッテリー充電システムで高いレベルの効率を達成することができます。インフィニオンの高耐圧スイッチの製品ラインアップは、650Vおよび1200VのCoolSiC™ショットキー ダイオードによってさらに充実しました。すべてのスイッチにはドライバーが必要で、すべてのドライバーには制御が必要であることから、EV充電設計向けに、適合するEiceDRIVER™ゲートドライバー、XMC™、AURIX™マイクロコントローラも提供しています。また、OPTIGA™製品は製品ラインアップを完成させ、データの保護とセキュリティを保証します。出力範囲50kW超の充電器は、通常、CoolSiC™ Easy Module、IGBT EconoPACK™およびIGBT EconoDUAL™ファミリーなどのIGBT、CoolSiC™ MOSFET、ダイオードパワーモジュールを使用して構築されます。100kW超の容量の充電パイルは、通常、サブユニットを積み重ねたモジュラーアプローチで構築されます。現在すでに、これらのサブユニットはそれぞれ20～50kWの容量に達しており、将来的な設計ではこれ以上になると予想されます。
グローバルスタンダードの推進
インフィニオンは、国際的なCharging Interface Initiative e.V. (CharIN)の一員です。CharINの目標は、あらゆる種類のバッテリー駆動電気自動車のためのグローバルな充電システム標準を開発、確立、推進することです。
高出力直流充電器は、通常、入力された三相交流電流を、自動車のバッテリーに必要な直流に変換します。また、車両情報やバッテリーの充電状態などの情報を交換するため、データ伝送路が必要となります。最後に、課金のために、車両情報と所有者のデータが安全なデータチャネルを介して通信されます。
高速DC充電器のアーキテクチャでは、次の3点が重要となります。冷却の手間を最小限に抑えること、高い電力密度を実現すること、システム全体のサイズとコストを削減すること、です。高い電力密度を実現するには、現在標準となっている強制空冷が必要です。しかし、次世代の充電ソリューションでは、システムの電力密度の向上に伴い、液冷が必要になります。コンパクトな設計では、磁気部品のサイズを小さくするために、32～100kHzの高速スイッチングを考慮する必要があります。
遅くとも2050年までに世界の主要都市で、ゼロエミッションを達成するという戦略は、EVの利用拡大とそれに伴う急速充電インフラの整備に依存しています。確かに、都市における高い汚染指数は住民の健康や生活の質に悪影響を及ぼし、この目標達成のための動機付けとなっています。ゼロまたは低排出ガスのモビリティは、心血管疾患や喘息など、大気汚染によって生じる健康被害を防ぐのに役立ちます。
2025年までに、100種類以上の新しいEVモデルが市場に投入される予定です。このように都市の大気環境が改善されていく中で、さらに多くの電気自動車を受け入れるために必要な充電インフラの開発や導入が求められています。都市部ではスペースが限られているため、将来的な充電ニーズは民間設備では満たすことができません。したがって、都市のeMobilityの利便性を高めるのには、公共の充電器の重要性がますます高まっていくと思われます。最終的に、電池メーカーがコスト構造と規模の経済性を最適化することで、電気自動車の購入がかつてないほど魅力的になっています。
プラグやケーブルを使わず、ワイヤレスで電力を供給したいという要望に応えるのが、ワイヤレス充電システムです。駐車場の地面に設置されたコイルから車両に内蔵されたコイルにエネルギーを伝達することで充電する誘導式充電です。
ワイヤレス電力伝送の特徴：
- 電力クラス：3.7 kW、7.7 kW、11 kW
- 静的ワイヤレス電力伝送 (WPT)：車が動いていない時に充電
- 動的ワイヤレス電力伝送(WPT)：WPT対応道路を走行中に充電
- コンバータの入力電圧に適合させるため、車両内でDC/DC変換を行う。
ワイヤレス給電のシステム図詳細：
DC-DCステージの構築には、さまざまな電力変換トポロジーを適用できます。共振型トポロジーは、スイッチング損失を低減できるため、好んで使用されます。DC-DCステージは、出力電圧とバッテリーの要求を調整するために車内に設置されます。
ワイヤレス電力転送ユニットは通常、CoolSiC™ MOSFET、CoolSiC™ダイオード、およびCoolMOS™のディスクリート ソリューションを使用して構築されます。すべてのスイッチにはドライバーが必要で、すべてのドライバーは制御が必要のため、インフィニオンは適切なEiceDRIVER™ゲートドライバIC、XMC™マイクロコントローラーを提供しています。電流センサーソリューションXENSIV™を使用すると、小型で高精度な電流センシングを行えるようになります。OPTIGA™製品は、確実にデータ保護し、セキュリティを実現するための製品です。
電気自動車を充電ポイントで充電するプロセスでは、充電器、車両、バックエンドインフラの間でやり取りされる情報を識別、認証、保護する必要があります。そのためには、充電インフラとそれを利用する車両の両方を保護する暗号化が必要です。
ISO 15118の国際規格の一部に、プラグ アンド チャージという概念があります。プラグ アンド チャージは、充電ステーションで専用の充電カードを提示することなく、車両の充電を可能にするもので、ACおよびDCサブシステムをベースとした有線および無線の充電技術を含む、安全で便利な電気自動車の充電方法を提供します。プラグ アンド チャージの中核となるのは、機密性、データの完全性、真正性を確保することであり、ISO 15118で定義されている対称および非対称暗号アルゴリズムによって実現されています。
この規格を実装するには、インフィニオンのOPTIGA™ TPM SLI 9670 Trusted Platform Moduleなどの改ざん防止機能を備えたマイクロコントローラーを使用でき、トラステッド コンピューティング グループ (TCG) のTPM規格に基づいて標準化された製品です。TPMは、関係者の真正性、交換されるデータの完全性、および機密情報の機密性を保護することにより、プラグ＆チャージ金融取引の安全性を確保する上で重要な役割を果たします。
さらに、OPTIGA™ TPM SLI 9670は、プラットフォームの保護や、サーバー バックエンド、充電ステーション、電気自動車の間の安全なデータ伝送にも使用されています。また、OPTIGA™ TPM SLI 9670はプラットフォームの保護や、サーバー バックエンド、充電ステーション、電気自動車間のセキュアなデータ伝送にも使用されています。
パラメトリック製品検索
ウェビナー：インフィニオンのCoolSiC™を使用した高速DC EV充電
エレクトロモビリティが日常生活の一部になるにつれ、いちだんと効率的な充電ソリューションの必要性が高まっています。この分野の要件と技術開発を見ると、今日と明日の充電ネットワークのためのスマートでコンパクトな電力変換ソリューションで対応することが課題となっています。このウェビナーでは、インフィニオンの包括的なDC EV充電ポートフォリオについて、炭化ケイ素と超高速EV充電への重要な貢献に焦点を当てて、さらに深い洞察を得ることができます。
Podcast4Engineers #1：増加する電気自動車用充電器
新しいポッドキャストシリーズの最初のエピソードは、電気自動車の充電を紹介しています。特に、充電にはどのようなシナリオがあるのか、それぞれのトポロジーにはどのような意味があるのか、設計者はどのように対処すればよいのか、などを説明しています。電気自動車の充電にはどのようなシナリオがあるのでしょうか？
Understand why to use WBG switches for bi-directional converters, the topologies used and how they function.
この電力変換ステージで見られる様々なトポロジーと、そのトップレベルの動作原理を知りたいと思いませんか？パッシブ整流方式と2レベルのアクティブ整流方式の基本的なコンセプトをご紹介します。
トレーニングのトピック：
- AURIXTMが電気自動車市場のニーズにどのように応えるか
- AURIX™ TC3xx が電気自動車の主要な課題にどのように対応しているか、またAURIX™ TC3xx マイクロコントローラの主な機能について
本トレーニングでは、以下の内容をご理解いただけます。
- 電気自動車のインバータに特化したインフィニオンのIPOSIMツールについて
- さまざまなパラメータをシミュレーションするのに必要な手順を理解し、複数のインフィニオン製品のシミュレーション結果を比較し、どの製品がお客様のアプリケーションに最も適しているかを確認
本トレーニングでは、以下の内容をご理解いただけます。
- システム要件、サイズ、コスト、時間の観点から、トラクション インバータ アプリケーションが直面する課題
- EasyPACK™ 2B EDT2の特徴的な機能を説明し、特に品質と立ち上げ能力についてインフィニオンがいかにお客様のニーズに応えているかをご説明します。
In this training you will:
- Learn about the transition from fule injection combustion engine to full battery electric vehicles and the main 48V powered applications.
- Additionally get an overview about Infineon’s comprehensive MOSFET portfolio for 48 V applications and their support material
