Amélioration de la sécurité de recharge des véhicules électriques avec des solutions de protection haute tension et de suppression EMI

Avec l'avancée rapide de la technologie des véhicules électriques (VE), les améliorations de l'efficacité de charge et de la densité énergétique ont fait des systèmes haute tension un cœur critique de l'architecture globale. Cependant, à mesure que le niveau de tension et de courant de charge augmente, la sécurité et la compatibilité électromagnétique (CEM) des systèmes de charge rencontrent des défis plus sévères. Lors de la transmission à haute puissance, l'absence de mécanismes de protection haute tension robustes et de conceptions de suppression des interférences électromagnétiques (IEM) peut entraîner des dommages aux composants, des erreurs de communication, voire des dangers pour le personnel. Par conséquent, le développement de solutions combinant des capacités de protection haute tension et de suppression IEM est essentiel pour assurer la stabilité et la sécurité de la charge des VE. Cet article explore les stratégies de protection haute tension grand public et les technologies de suppression IEM, ainsi que les solutions innovantes de YAGEO adaptées aux applications de charge automobile.

Un facteur clé de l'adoption généralisée des véhicules électriques est la disponibilité de stations de recharge pratiques, qui augmente l'intention d'achat des consommateurs. Les systèmes de recharge pour VE impliquent souvent une transmission de puissance à haute tension allant de centaines à des milliers de volts. Pour assurer la sécurité du système et la conformité aux normes CEM, les solutions de protection haute tension et de suppression des EMI sont essentielles. Les conceptions de protection haute tension visent à prévenir les dommages sur l'équipement ou les dangers pour les personnes causés par la surtension, la surintensité, les courts-circuits ou les pannes d'isolation. Les alimentations à découpage haute fréquence et les transmissions de grands courants dans les systèmes de recharge peuvent générer des EMI, interférant avec l'électronique des véhicules et les modules de communication.

Les stations de recharge sont classées en trois niveaux selon le type de courant. Le niveau 1 utilise du courant alternatif <2KW et est adapté aux applications résidentielles. Le niveau 2 utilise du courant alternatif de 3.9–19.2KW et est conçu pour les espaces publics intérieurs. Le niveau 3 utilise du courant continu de 24–300KW et est destiné à la recharge publique haute tension. Une autre tendance émergente dans la recharge des véhicules électriques est la recharge sans fil, qui élimine le risque de choc électrique, réduit les composants de transmission de puissance, et offre une plus grande commodité.

L'architecture de conception des chargeurs de VE comprend principalement un filtre EMI, une correction du facteur de puissance (PFC), des convertisseurs (AC-DC, DC-DC), et des filtres. De plus, des modules de communication, des unités centrales de système, des contrôleurs de puissance, des microprocesseurs et des affichages peuvent être intégrés pour former un système de charge de VE complet. À mesure que la tension de charge et les niveaux de puissance augmentent, les MLCC haute tension jouent un rôle critique dans les circuits de conversion haute puissance des installations de charge rapide.

Dans des applications telles que DC-Link, absorbeurs, découplage, circuits résonants (LLC), et transfert d'énergie sans fil résonnant dans les chargeurs de VE, les condensateurs sont indispensables. Ils doivent répondre à des exigences diverses, notamment la densité de capacitance, le coefficient de température de la capacitance (TCC), le coefficient de tension de la capacitance (VCC), une faible ESR, une faible inductance (ESL), une haute tension DC (tension nominale), une haute tension AC (impulsion), un courant AC élevé (courant d'ondulation), une opération à haute température (≥125°C), et une opération à haute fréquence (>100kHz). Seuls des condensateurs de haute qualité peuvent garantir la sécurité et l'efficacité opérationnelle des chargeurs de VE.

YAGEO propose une série de MLCCs NPO haute tension avec une large gamme de tailles, soutenant les applications commerciales haute tension CC avec des tailles de boîtier allant de 0805 à 2220, des plages de tension de 500V à 3KV, et des plages de capacité de 0,2pF à 220nF. Pour les applications automobiles haute tension en courant alternatif, les tailles de boîtier vont de 0805 à 1210, les plages de tension de 500V à 2KV, et les plages de capacité de 10pF à 33nF. Des spécifications personnalisées sont disponibles, avec des matériaux diélectriques NPO et X7R, offrant le portefeuille haute tension le plus complet.

La gamme de produits NPO MLCC haute tension de YAGEO comprend des séries de terminaisons générales supportant 630V avec des tailles de boîtier 1206 et 1210, ainsi que 1kV avec une taille de boîtier de 1210. Ces MLCCs sont dotés d'une terminaison souple, d'une stabilité thermique élevée jusqu'à 200°C, d'un délai de production de 90 jours et d'une tension nominale en courant continu. Ils offrent une haute efficacité, une stabilité thermique et une fiabilité, les rendant adaptés pour les alimentations industrielles, les circuits résonants LLC, les stations de recharge, les énergies alternatives, l'éclairage haute puissance, et les alimentations de serveurs.

Les MLCCs NPO haute tension de YAGEO offrent une meilleure tension de claquage, améliorant la protection contre les surtensions et les courants transitoires. Cela offre des marges de sécurité plus élevées pour les applications haute tension, réduit les risques de défaillance et assure la longévité du produit. Avec une élévation de température plus faible et une gestion thermique supérieure, ces MLCCs minimisent les risques de surchauffe, prolongent la durée de vie des composants, et améliorent l'efficacité opérationnelle sous forte charge. Leur fiabilité améliorée, avec une continuité des électrodes internes augmentée de 85 % à 93 %, assure des performances stables et une résistance accrue sous contrainte, offrant une fiabilité exceptionnelle dans des environnements difficiles.

Les condensateurs de sécurité de YAGEO sont certifiés UL/TUV, offrant une protection contre les surtensions et un filtrage EMI haute fréquence. Ils sont disponibles en types SC (terminale générale) et ST (terminale douce), avec des tailles de boîtier incluant 1808, 2211, et 2220. Les séries X1/Y2 et X2 utilisent des matériaux diélectriques NPO et X7R, évalués pour 250 VAC, résistent à 1 500 VAC, et supportent des tensions d'impulsion de 5 000V (X1/Y2) et 2 500V (X2). La capacité varie de 100pF à 5,6nF, avec un délai de production de 90 jours.

Pulse, une division du groupe YAGEO, propose une série de composants magnétiques Ethernet pour les chargeurs de VE, y compris des transformateurs LAN discrets, des modules de connecteurs intégrés (ICM), des selfs de mode commun de niveau signal (CMC), des connecteurs télécom (RJ45/RJ11, USB, cages à fibre optique) et des composants magnétiques pour BMS. Ces produits desservent des marchés tels que l'industrie et l'énergie, le transport et les communications.

Pour les stations de recharge de véhicules électriques, YAGEO propose des bobines d'arrêt en mode commun CAN qui répondent aux exigences de vitesse CAN Classe I, II et CAN-FD Classe I, avec une inductance allant de 11µH à 100µH et des tailles de boîtier de 1812 et 1210. Elles fonctionnent dans une plage de température de -40°C à 125°C.

Pour les produits ICM, YAGEO lance les séries JXD2 et JXD7-06. La série JXD2 présente une structure 1x1 avec des ouvertures d'entrée par le haut et prend en charge des vitesses de 10/100 à 1 Gigabit, pilotée par IC tension/courant, et dispose de LED GY, GY/GY, ou GO/Y (personnalisées), sans ressort EMI et avec soudure par vague/refusion. La série JXD7-06 inclut une structure 1x1 avec onglet vers le haut, prend en charge PoE, est sans halogène et permet des vitesses de 10/100 à 2,5 Gigabit. Elle prend également en charge les LED pilotées par IC tension/courant, GY, GY/GY, ou GO/Y (personnalisées), et des ressorts EMI optionnels, avec soudure par vague/refusion.

Les connecteurs RJ-45 de YAGEO, conçus pour les stations de charge EV, présentent une empreinte compacte pour améliorer l'efficacité de l'espace sur le PCB. La structure 1x1 prend en charge Ethernet 100/1000 ou RS232/485, avec des LED bicolores indiquant le mode de fonctionnement. Leur conception robuste fonctionne à des températures allant de -40°C à 85°C.

Le composant de communication par ligne électrique SMT de YAGEO, le BM6154NL, offre une réponse en fréquence large bande de 3 à 30 MHz, prenant en charge des plages de températures industrielles et automobiles de -40°C à 125°C. Son rapport de transformation s'adapte à divers chipsets PLC, est conforme à la norme IEC-62368 pour une alimentation secteur de 250V, répond aux exigences AEC-Q200 pour les applications automobiles, et peut être adapté aux conceptions ISO/IATF16949 et PPAP.

La gamme de produits MSA de YAGEO comprend des noyaux EMI. La série B-20 propose des perles de ferrite de type non-fendu, de taille compacte et adaptées pour une utilisation sur la broche des composants sur le PCBA, avec des bandes de fréquence larges et des types nus/revêtus, adaptées pour des fréquences de 150KHz à 600MHz. La série ESD-R/ESD-R-SR/ESD-R-H/ESD-R-B utilise des noyaux de ferrite de type non-fendu dans diverses tailles pour les câbles et lignes électriques, disponibles en types nus/revêtus/encapsulés, couvrant des fréquences de 250KHz à 600MHz.

La série ESD-SR/ESD-SR-H/ESD-SR-HL utilise des noyaux en ferrite de type fendu dans plusieurs tailles pour les câbles et les lignes d'alimentation, adaptés aux applications haute fréquence de 10MHz à 600MHz. La série ESD-R-NC23 utilise un matériau nanocristallin, est de type non fendu, prend en charge les applications à large fréquence et les tailles ultra-grandes, et excelle dans les performances à basse fréquence (150KHz–600MHz). La série ESD-SR-M se caractérise par des noyaux en ferrite de type fendu avec un matériau à haute perméabilité (5H), offrant d'excellentes performances à basse fréquence (150KHz–10MHz) et de grandes dimensions.

La série MPX des inducteurs de puissance en composite métallique de YAGEO utilise un matériau de puissance métallique pour des applications à fort courant, offrant une performance EMI supérieure, une stabilité à haute température et une saturation magnétique élevée. Elle supporte des courants nominales de 2 à 90A, une inductance de 0,1 à 100µH, et une résistance DC (RDC) de 0,48 à 341,2mΩ.

Les suppressors flexibles de YAGEO sont disponibles sous forme de feuille ou de rouleau, utilisant un matériau fin et flexible pour les appareils portables. Ils offrent une application presque illimitée, sont rapides à installer, facilement découpables en n'importe quelle forme, conformes RoHS et sans halogène. Conformes à AEC-Q200 (FF1 et EFF4) et adaptés aux bandes SHF (EFS), ils excellent dans la suppression du bruit en champ proche, compensant les limitations des boîtiers de blindage. Idéals pour les espaces restreints comme les circuits PCB, les FPC, les boîtiers de puces ou à l'intérieur des boîtiers de blindage, ils couvrent les bandes de fréquences courantes telles que la radio FM, la télévision numérique, LTE, GPS, Wi-Fi, Bluetooth et les transcepteurs optiques. Les séries EFF4 (AECQ-200), FF1 (AECQ-200), EFW, EFX6, FX5 et FW5 sont les plus efficaces de 10MHz à 2GHz; les séries EFG2, EFG3, FG1 et FG2 couvrent de 2GHz à 5GHz; et les séries EFS et FS1 s'étendent de 5GHz à 50GHz.

À mesure que le marché des véhicules électriques (VE) se développe rapidement, la sécurité et la stabilité des systèmes de charge sont devenues des priorités critiques de conception. Des mesures de protection robustes contre les hautes tensions atténuent efficacement les risques tels que les surtensions, les surintensités et les défauts d'isolation, tandis que les technologies avancées de suppression EMI réduisent considérablement les interférences électromagnétiques sur la communication, les systèmes de contrôle et d'autres composants électroniques. En tenant compte de la sélection des composants, de la conception des circuits et de l'intégration des systèmes, développer des solutions de charge qui combinent fiabilité et CEM est essentiel pour améliorer la sécurité globale de la charge des VE. Les gammes de produits de protection haute tension et de suppression EMI présentées par YAGEO dans cet article contribuent à un environnement de charge plus robuste et sécurisé pour les véhicules électriques.