EV 충전을 위한 EliteSiC 솔루션

개요

EV 시장의 호황은 다양한 산업의 발전을 촉진했으며, EV 충전기는 확실히 가장 많은 인센티브를 받는 응용 분야 중 하나입니다. 증가하는 EV의 수요를 충족시키기 위해 더 많고 더 빠른 충전 인프라를 구축해야 합니다. 동시에 저탄소 목표를 달성하기 위한 중요한 수단으로서, EV 충전 장치는 효율적으로 설계될 필요가 있습니다.
 
충전 모듈의 더 높은 전력과 더 큰 효율성으로의 추세가 예상됩니다. 적합한 전력 부품과 토폴로지, 그리고 견고한 제어기를 채택함으로써, 우리는 더 많은 고출력 충전소를 보유하게 되어 주행 거리 불안감을 해소하고 탄소 배출을 줄일 수 있습니다.

전력 변환 단계

DC EV 충전기는 AC-DC와 DC-DC의 고전적인 전력 변환 단계로 구성됩니다. DC 충전기의 전면부는 3상 역률 보상(PFC) 부스트 단계로 구성되며, 다양한 토폴로지(2단계 또는 3단계)와 단방향 또는 양방향으로 구현될 수 있습니다. 3단계 및 예제 3단계 PFC 회로를 이해하려면 AND90142 - Demystifying Three Phase Power Factor Correction Topologies를 참조하십시오. 그리드로부터의 전압 수준 400 V - 480 V (3상) / 110 V – 240 V (단상)는 최대 500 – 1000 V(그리고 더 높은 목표)를 향해 부스트됩니다. 그 후의 DC-DC 절연 단계는 버스 전압을 필요한 출력 전압으로 변환합니다. 출력 전압은 EV 배터리 전압(일반적으로 400V 또는 800V)과 일치하며, 전압 충전 프로파일을 커버해야 합니다. 따라서 DC-DC 출력 범위는 150V에서 1000V까지 변동할 수 있습니다. 특정 구현은 400 V 또는 800 V 수준에 최적화될 수 있습니다.
 
현재 DC EV 충전기의 전체 시스템 효율은 약 95%이며, 주요 손실은 전력 변환, 케이블, 트랜스포머에서 발생합니다. 고출력 시스템에서 1%의 손실은 막대한 열을 발생시키므로, 효율성을 향상시키는 것은 충전기 설계자에게 항상 목표입니다.

DC 월박스 (충전기)

DC 월박스(충전기)는 주차장, 주택, 사무실 등과 같은 장소에 설치되는 전통적인 저전력 AC 충전기의 대체품으로 간주됩니다. 이는 컴팩트하고 경량이며 비용 효과적이어야 합니다. DC 월박스의 주요 가치는 OBC에 의존하지 않고 충전 전력을 정의하는 데 있습니다. (AC 충전기는 전력 계량기 및 통신 인터페이스로 구성된 단순한 시스템이며, 고출력 변환 단계는 없습니다.) DC 월박스 채택으로 인해 몇몇 제조업체는 차량 비용을 줄이기 위해 미래의 전기차에서 OBC를 제거하는 것을 고려하고 있습니다. 그러나 이는 AC 충전기를 사용할 수 없으므로 불편함을 초래할 수 있습니다.

통신

통신 및 연결은 EV Chargers의 핵심 요소로, 다양한 기능을 수행합니다: 전력 단계의 중첩된 모듈 간의 통신은 제조업체에 따라 CAN, PLC, RS485를 사용합니다. 차량과 충전기 간의 충전 순서를 위한 통신에는 주로 CAN 또는 PLC가 사용됩니다. 외부 연결은 지불, 서비스 관리, 유지보수, 소프트웨어 업그레이드를 위한 것이며, 선호되는 통신 방법은 BLE, Wi-Fi, 4G/5G입니다.

규정 준수 및 표준

전 세계에는 IEC-61851 / SAE1772, GB/T 표준 및 CHAdeMO, Combined Charging System (CCS) 또는 Tesla Supercharger 프로토콜과 같은 DC 충전 요구 사항을 정의하는 여러 표준과 프로토콜이 있습니다. IEC 61000-3-2/4는 전력에서의 고조파 제한을 정의합니다.

디스크리트 vs 파워 모듈

고객의 결정을 좌우하는 많은 요인이 있지만, 고출력 제품의 경우 병렬로 여러 개의 개별 MOSFET/IGBT를 처리할 때 모듈 솔루션을 강력히 추천합니다. 모듈 접근 방식은 불균형 전류와 열, 스위칭 타이밍, 배선 연결 등으로 인해 발생하는 장기 성능을 개선합니다. 자세히 알아보려면 AND9100 – IGBT 병렬 연결을 읽어보세요.