30～150kWの充電器
高効率高電力密度の急速充電器
将来はエレクトロモビリティの時代になるでしょう。今までのところ、エレクトロモビリティによって、個人および公共輸送を改革し、大気汚染を低減し、を住みやすい地球にするという方向に近づいてきています。さらに拡大を続けているこの世界的なメガトレンドを支援し、推進するためには、効率的な充電ステーションの実現が重要になります。
充電インフラの要件
人々がエレクトロモビリティを受け入れるためには、使用する充電インフラに対する確信と信頼が得られなければなりません。だからこそ、充電インフラは、便利、迅速、安全である必要があります。たとえば、現在のEV充電市場を支配している中国では、一般的に、15～30kWのサブパワーモジュールを使って急速充電器を製作し、それを複数個スタックして150 kWのEV充電ソリューションを構成しています。
150kWまでの設計向けインフィニオン製品
150kWまでのDC EV充電の設計には、インフィニオンのディスクリート製品をお使いいただけば、最適な価格対性能比が得られます。たとえば、インフィニオンの600V CoolMOS™ SJ MOSFET P7およびCFD7ファミリー、650V IGBT TRENCHSTOP™ 5、1200V CoolSiC™ MOSFETがあります。インフィニオンの高電圧スイッチのポートフォリオを補完する製品として、650Vおよび1200V CoolSiC™ショットキーダイオードがあります。スイッチにはドライバが必要であり、ドライバは制御する必要があるので、インフィニオンでは、DC EV充電の設計に適したEiceDRIVER™とあわせて、XMC™およびAURIX™マイクロコントローラを提供しています。OPTIGA™は、これらの製品群を締めくくるもので、データ保護とセキュリティを確保します。
高品質ディスクリートソリューションの幅広いポートフォリオを通じて、インフィニオンは、高効率で最適化されたコストのEV充電器設計に適したコンポーネントを提供します。インフィニオンは、DC急速EV充電に関するワンストップショップであり、高効率高電力密度を実現するお手伝いをします。
技術トレンド
電力定格30～150kWのEV充電システムは、一般的に、2段電力変換を利用しています。これは、ベースとなる15～30kWのサブユニットをスタックして、最大150kWの電力に対応できるようにしたものです。この電力レベルのスタンドアローン充電器は、通常は、三相交流電源で駆動されます。システムレベルの絶縁は、DC-DCコンバータ側で行うのが一般的です。低電力のサブユニットは、システムに機能的モジュール性をもたらし、ディスクリート電力コンポーネントで構成されたコンバータ設計が可能になります。30～150kWのEV充電器のシステム回路図をご覧ください。
システム回路図：30～150kWのDC EV充電器
トポロジおよび電力変換
EMIフィルタの次に、AC-DCシステムが置かれます。これは、ACをDC電圧に変換するもので、通常は制御整流器を使います。この段では、2レベルのアクティブフロントエンド（AFE）または3レベルのVienna整流器トポロジがよく採用されています。いずれも800～900VのDCリンク電圧が可能ですが、高効率であることから、特にVienna整流器が広く使われています。この場合、600Vのパワーデバイスが使用可能です。また、1200V CoolSiC™のようなコンポーネントのおかげで、力率改善付き2レベルのアクティブフロントエンドトポロジが多くなりつつあります。これは、双方向動作が可能なので、特に魅力的です。
DC-DC変換段は、2つのシステムとして示してあります。絶縁トランスの1次側は、DC電圧から高周波AC電圧への変換、そして2次側は、高周波ACからDC電圧への変換です。使用可能なトポロジは、通常は、共振、ハードスイッチングフルブリッジ、位相シフト、ZVS、フルブリッジコンバータです。シングルブリッジ（1200V SiC）またはカスケードブリッジ（600V）の共振LLCコンバータトポロジは、この電力変換段で広く使われています。
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ウェビナー
In the technical introduction training, you became familiar with the full-bridge transformer driver family 2EP, which is a reliable power supply that supports Infineon’s top-notch switches and isolated gate drivers. By the end of this deep dive, you will be able to describe the working principle of this family and know about possible applications by understanding the effect of input voltage changes, transformer transfer ratio, and duty cycle changes on the isolated output voltage.
This video will introduce you to the 2EP EiceDRIVER™ power family, along with its features and advantages. Additionally, you will have an overview of the extensive application scope of the 2EP.
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Online Courses
In this online course you will learn about cost-optimized, but highly efficient electric vehicles charging solutions based on IGBT and CoolMOS™, and explore Infineon’s wide portfolio that supports every segment of the EV charging application.
In this video, you will:
- Understand what Battery Electric Vehicle charging is
- Recognize the three different charging categories available
- Know how these categories can be implemented
With the growing market of electrical vehicles, the industry has put forward more requirements for the performance of charging piles. This e-learning will show you that the emergence of CoolSiC™ MOSFETs has improved the charging pile industry to make the EV charger smaller, faster and with higher efficiency.
In this video, you will:
- Understand how Infineon’s power semiconductor module portfolio is a solution for the main challenges of the electric vehicle industry
- Know Infineon’s general value drivers as well as recent success stories on the electromobility market
Do you want to know the various topologies you can find in this power conversion stage and their top level working principle? Get to know the basic concepts of passive and two-level active rectification methods.
Training topics:
- Get to know how AURIXTM is able to answer the needs of the electric vehicle market
- Recognize and explore how AURIX™ TC3xx addresses key electric vehicle challenges, and understand the main features of the AURIX™ TC3xx microcontroller
