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Vol.3在EV插电式充电系统中的应用

Vol.3在EV插电式充电系统中的应用

2018/11/01 上午 08:28:00
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Vol.3 在EV插电式充电系统中的应用 概要
 

随着MLCC(积层贴片陶瓷片式电容器)的大容量化以及高耐压化发展,以往主要使用薄膜电容器的领域中也逐渐被MLCC所取代。尤其是具有优异温度特性的温度补偿用(种类1)C0G特性的MLCC,在要求高精度及高可靠性的用途中,除了能够大幅节约空间,还可带来众多替换优点。

C0G特性的标准极为严格,在-55~+125°C的温度范围内,温度系数为0ppm/°C,允许差为±30ppm/°C。TDK的C0G特性·高耐压MLCC是一款通过C0G特性,在行业最高等级的广电容量范围(1nF~33nF)内实现了1000V耐电压的产品。在解决方案指南“将薄膜电容器替换为MLCC的指南 Vol.2”中虽然对EV的无线充电系统进行了说明,但在当前,带动EV得到普及的则是通过家庭用AC电源为EV(BEV/PHV)的驱动用电池进行充电的插电方式。

以下就将插电充电系统的车载充电器(OBC:板载充电器)中的薄膜电容器替换为MLCC,以及相关优点为中心进行说明。


插电式充电需要车载充电器

HEV与EV(BEV)的不同点如图1所示。
 


最大的不同点在于,HEV是通过并用燃料式发动机与电马达行驶,而EV仅依靠电马达行驶。为此,对于EV而言,从外部电源为驱动用电池充电的系统变得不可或缺。
电池容量越大,续航距离则越长。为此,EV的电池尺寸存在增大的趋势。同时,为了缩短充电时间,电池电压存在升高的趋势

《EV(BEV)的特点》

  • 电池尺寸比HEV大,且为了延长续航距离,存在着不断增大的趋势。
  • HEV的电池电压大约为150~300V,而EV则达到了大约400~600V以上,属于高电压。
  • 通过商用交流进行充电时,需要使用车载充电器。
  • 需要对数kW的大电力进行处理的BMS(电池管理系统)。


车载充电器的基本结构与作用
 

EV的插电充电系统分为快速充电与普通充电2种。安装于高速公路的服务区/停车区及大型商业设施等的充电桩属于快速充电。由于使用从高压受电设备输送的三相交流,因此具有充电时间短的优点,但由于需要专用充电基础设施,较为花费成本。

普通充电是使用商用交流的方式,通过家庭室外插座等,利用电缆连接EV进行充电。与快速充电相比时间较长,但其拥有无需特意前往装有充电桩的场所,在家里随时可进行充电,且费用较低的特点。但插电充电方式中,无法直接以交流方式对电池进行充电,因此需要使用车载充电器转换为直流。车载充电器的基本结构如图2所示。



在车载充电器中,商用交流首先通过AC区域进行整流、平滑化,之后通过PFC(改善功率因数及抑制谐波电路)区域被送往DC-DC转换器。DC-DC转换器将输入电压转换为合适的输出电压,并发挥着对驱动用电池进行充电的作用。

与普通电子设备中搭载的DC-DC转换器不同,车载充电器的DC-DC转换器在高电压下使用,同时,为了延长续航距离,其要求具备高转换效率。为此,采用LLC谐振型DC-DC转换器(以下称为LLC转换器)的生产商不断增加。