30～150kWの充電器

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。

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。

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。

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。

How do semiconductors ensure electric vehicles are efficient and fun to drive at the same time?
Listen to our newest Podcast4Engineers episode and join our experts Dirk and Christoph discuss how semiconductors not only enable #decarbonization in eMobility, but also ensure the “fun-to-drive” factor.

Listen here

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。

ご視聴はこちらから

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？