Solutions EliteSiC pour la recharge des VE
Aperçu
L'essor du marché des véhicules électriques a stimulé le développement de diverses industries, avec les chargeurs de véhicules électriques étant sans aucun doute l'une des applications les plus encouragées. Pour répondre aux besoins croissants des véhicules électriques, il est nécessaire d'établir davantage d'infrastructures de recharge, plus rapides. Simultanément, en tant que moyen crucial pour atteindre les objectifs de faibles émissions de carbone, les dispositifs de charge de véhicules électriques doivent être conçus de manière efficace.
La tendance vers une puissance plus élevée et une plus grande efficacité dans les modules de charge est attendue. En adoptant des composants de puissance et des topologies adéquats, ainsi que des contrôleurs robustes, nous disposerons de plus de stations de recharge haute puissance, répondant à l'anxiété liée à l'autonomie et réduisant les émissions de carbone.
Étapes de conversion de puissance
Le chargeur EV DC se compose d'un étage classique de conversion de puissance AC-DC et DC-DC. L'extrémité avant du chargeur DC se compose d'un étage d'élévation de Correction du Facteur de Puissance (PFC) triphasé, qui peut être implémenté dans une variété de topologies (deux ou trois niveaux) et être uni- ou bidirectionnel. Voir AND90142 - Demystifying Three Phase Power Factor Correction Topologies pour comprendre le circuit triphasé PFC à trois niveaux et d'exemple. Le niveau de tension du réseau 400 V - 480 V (Triphasé) / 110 V - 240 V (Monophasé) est augmenté jusqu'à 500 - 1000 V (et vise plus haut). Un étage DC-DC isolé ultérieur convertit la tension de bus en la tension de sortie requise. La tension de sortie s'aligne avec les tensions de batteries EV (typiquement 400V ou 800V) et doit couvrir les profils de charge de tension. Par conséquent, la plage de sortie DC-DC peut varier de 150V jusqu'à 1000V. Des implémentations spécifiques peuvent être optimisées pour le niveau 400 V ou 800 V.
L'efficacité globale du système d'un chargeur EV DC est aujourd'hui d'environ 95 %, les principales pertes provenant de la conversion de puissance, du câble, du transformateur. Dans un système de haute puissance, même 1 % de pertes génère une chaleur massive, donc l'amélioration de l'efficacité est toujours un objectif pour les concepteurs de chargeurs.
Boîtier mural DC (chargeur)
Le boîtier mural DC (chargeur) est considéré comme un remplacement des chargeurs AC traditionnels de faible puissance installés dans des endroits comme les parkings, les maisons, les bureaux, etc. Il doit être compact, léger et rentable. La valeur clé du boîtier mural DC est qu'il définit la puissance de charge plutôt que de s'appuyer sur un OBC. (Le chargeur AC est un système simple contenant un compteur d'électricité et des interfaces de communication, sans une étape de conversion haute puissance.) Avec l'adoption des boîtiers muraux DC, certains fabricants envisagent de retirer l'OBC de leurs futurs véhicules électriques pour diminuer le coût du véhicule. Cependant, cela apporterait également des inconvénients car les chargeurs AC ne pourraient pas être utilisés.
Communication
La communication et la connectivité sont des pierres angulaires des bornes de recharge pour véhicules électriques, remplissant différentes fonctions : entre les modules empilés sur l'étage de puissance, CAN, PLC, RS485, ce qui dépend des OEM de chargeurs. Entre le véhicule et la borne pour la séquence de charge. CAN ou PLC sont généralement utilisés. Connectivité externe pour le paiement, la gestion des services, la maintenance, les mises à jour logicielles, les méthodes de communication préférées sont BLE, Wi-Fi, 4G/5G.
Conformité et norme
Il existe plusieurs normes et protocoles dans le monde qui définissent les exigences pour la recharge DC, tels que les normes IEC-61851 / SAE1772, GB/T, et les protocoles CHAdeMO, Combined Charging System (CCS) ou Tesla Supercharger. IEC 61000-3-2/4 définit les limitations des harmoniques dans l'alimentation électrique.
Discret vs Module de puissance
De nombreux aspects influencent la décision du client, mais pour les produits haute puissance, la solution modulaire est fortement recommandée, surtout lors de la gestion de plusieurs MOSFET/IGBT discrets en parallèle. L'approche modulaire améliorera des aspects tels que la performance à long terme causée par le courant et la chaleur déséquilibrés, le timing de commutation, les connexions de câblage, etc. Lisez AND9100 – Paralleling of IGBTs pour en savoir plus.