Comment un convertisseur de chargeur EV optimise les vitesses de charge

Étant donné que les véhicules électriques (EV) ont établi une forte présence sur le marché automobile, les fabricants ont fait avancer les progrès dans les transmissions plus puissantes, les capacités de batterie plus grandes et les vitesses de charge plus rapides. Pour répondre aux demandes des clients et étendre les gammes de conduite, les fabricants de véhicules électriques continuent d'augmenter la capacité d'énergie de la batterie. Cependant, les batteries plus grandes sont livrées avec des temps de charge plus longs. Comme l'ère des moteurs à combustion interne comme principale source d'alimentation pour les véhicules, les moteurs électriques sont devenus l'alternative privilégiée. Les fabricants d'équipements d'origine (OEM) de l'industrie automobile se tournent vers le secteur des semi-conducteurs pour les innovations électroniques nécessaires pour réaliser cet avenir électrifié. Bien que beaucoup soient excités par les gadgets et les fonctionnalités à l'intérieur des véhicules, le practice et les capacités de charge restent des préoccupations clés.

Comprendre le rôle des convertisseurs de chargeur EV

Le développement rapide du marché des véhicules électriques a apporté des progrès importants, mais la vitesse de charge des batteries de véhicules et le temps nécessaire restent des obstacles majeurs. L'amélioration de la vitesse et de l'efficacité de charge de batterie est un facteur clé pour déterminer si les véhicules électriques peuvent remplacer complètement les véhicules de combustion.

Comment les convertisseurs du chargeur EV optimisent la vitesse de charge: activer la charge à grande vitesse

Les technologies de bande large (WBG), telles que le carbure de silicium (SIC), ont grandement profité à la conversion de puissance automobile. Par rapport aux dispositifs d'alimentation traditionnels comme les IGBT, les technologies WBG offrent des avantages importants. Les fabricants de composants passifs ont également innové. Les nouvelles conceptions d'inductances garantissent que les technologies WBG peuvent prendre en charge les topologies de commutation plus rapides, permettant une charge plus grande et plus rapide et plus fiable.

Avec des revenus EV prévus par 620 milliards de dollars d'ici 2024 et augmenter à un taux annuel de 10%, la demande de MOSFET SIC avancée et d'amélioration des composantes passives est claire. Les ingénieurs se concentrent de plus en plus sur l'évaluation de ces technologies pour améliorer les performances et la gamme de charge.

Gérer l'efficacité de la conversion de puissance

L'efficacité énergétique est essentielle pour minimiser la perte de chaleur, économiser de l'énergie et respecter le poids de la conception et les contraintes d'espace. Les véhicules électriques sont de plus en plus considérés comme des sources potentielles d'équilibrage des perturbations du réseau (véhicule à réseau, V2G) ou offrant une puissance d'urgence pour les maisons (véhicule à domicile, V2H). Cela nécessite des topologies de charge bidirectionnelles, conduisant à des innovations telles que le PFC totem-pole, le double pont actif (DAB) et les convertisseurs DC / DC LLC.

Les convertisseurs de puissance à base de SiC, connus pour leur grande efficacité et leur densité de puissance, deviennent de plus en plus populaires dans l'électronique de puissance. Les dispositifs SIC sont rapidement adoptés dans les infrastructures énergétiques, notamment les systèmes solaires, les systèmes UPS, le stockage et les systèmes de charge EV, pour leur capacité à améliorer l'efficacité et la densité d'énergie - des considérations clés pour traiter les coûts environnementaux et énergétiques.

Technologies de charge adaptative et intégration du système de charge intelligent

Principes des systèmes de charge intelligents

Les systèmes de charge intelligents font partie intégrante des véhicules électriques, gérant les réseaux à haute tension et basse tension et leur communication. Voici comment ils fonctionnent:

1. Réseau haute tension:

   • Les systèmes de charge rapide convertissent AC des stations de charge en puissance CC à haute tension pour la charge de batterie directe, souvent aux niveaux de puissance atteignant des centaines de kilowatts.
   • Les systèmes de charge lente utilisent des chargeurs intégrés (OBC) pour convertir la puissance AC externe en CC pour la charge, adaptée aux environnements à domicile ou au travail.

2. Réseau basse tension:

   • Les convertisseurs DC / DC décomposent de la puissance de batterie à haute tension à 12V ou 24 V pour les systèmes auxiliaires.
   • Les systèmes de gestion des batteries (BMS) surveillent et contrôlent les états de batterie pour assurer une charge sûre et communiquer avec les convertisseurs OBCS et DC / DC via des signaux Can.

3. Processus de charge:

   • Lors de la connexion de la prise de charge, l'OBC vérifie la connexion et envoie une demande de charge au BMS.
   • Le BMS évalue l'état de la batterie et répond, en exécutant des étapes de puissance de haute tension ou de puissance.
   • La charge implique des étapes coordonnées, notamment l'alimentation électrique AC, le réveil du système, la détection de la demande de facturation, les commandes de charge et l'arrêt.

Grâce à ces processus, les systèmes de charge intelligents garantissent une charge sûre et efficace tout en répondant à diverses exigences environnementales et opérationnelles.

Un système de charge intégré intégré a attiré une attention soutenue du monde universitaire et de l'industrie. Sa structure générale, comme illustré ci-dessous, présente plusieurs principes et avantages distincts:

1. Principe général:
   Lorsqu'il est stationné, le système d'entraînement du moteur électrique dans un véhicule électrique est reconfiguré en chargeur, permettant à l'énergie du réseau de charger la batterie. Cela permet une réutilisation de partage du temps du moteur d'entraînement et des composants d'alimentation, nécessitant des composants d'alimentation minimaux ou non supplémentaires. Cette approche offre des avantages importants en termes de coût, de poids et de volume.

2. Caractéristiques de reconfiguration:

   • Les enroulements du moteur fonctionnent généralement comme l'inductance côté grille.
   • L'onduleur d'entraînement est généralement reconfiguré en tant que redresseur ou convertisseur CC entièrement contrôlé pour terminer la conversion d'énergie et charger la batterie d'alimentation du véhicule.

3. Potentiel de charge rapide à haute puissance:
   Généralement, le niveau de puissance du système d'entraînement d'un véhicule électrique dépasse de loin celui de son système de charge. Théoriquement, cela permet aux chargeurs intégrés intégrés d'obtenir une charge rapide et rapide.

Compte tenu de ces avantages, le concept de systèmes de charge intégrés a été largement étudié depuis sa création en 1985. Ces dernières années, avec le développement rapide de l'électronique électrique et des technologies de contrôle de conduite moteur, divers systèmes de charge intégrés basés sur différents types de moteurs et topologies ont émergé, chacun avec des caractéristiques et des performances uniques. La résumé et l'analyse de ces topologies et méthodes de contrôle est essentiel pour guider les recherches futures.

D'un autre côté, l'industrie des véhicules électriques a des demandes plus élevées de réglementation de la vitesse du moteur et de tolérance aux défauts. Les moteurs d'excitation hybrides, qui héritent de la haute efficacité et de la densité de puissance des moteurs d'aimant permanent traditionnels tout en offrant une régulation directe du champ magnétique comme les moteurs excités électriquement, attirent une attention croissante dans les véhicules électriques. Leur structure unique et leurs caractéristiques électromagnétiques offrent des avantages importants pour les systèmes de charge intégrés, offrant de nouvelles solutions technologiques pour leur développement.

Avantages des convertisseurs de chargeur EV optimisé

La facturation de la commodité reste un défi essentiel. Alors que les conducteurs peuvent charger leurs véhicules électriques pendant la nuit à la maison ou pendant la journée sur les lieux de travail, ces méthodes fournissent différents niveaux de puissance. AmélioréCharger à bord (OBC)Les capacités traitent de longs temps de charge mais ajoutent des défis de complexité et de conception. Le passage des systèmes de batterie de 400 V à 800 V améliore à la fois la vitesse de charge et l'efficacité de sortie de sortie tout en réduisant les courants de charge, raccourcissant ainsi les temps de charge globaux.

Des facteurs clés comme la tension et la fréquence de commutation influencent la conception de l'OBC. En augmentant ces paramètres, la capacité OBC peut s'améliorer considérablement. Les appareils 1200 V basés sur SIC sont désormais favorisés pour leurs capacités de tension de blocage plus élevées, répondant aux exigences des plates-formes de véhicules électriques de nouvelle génération.

Caractéristiques clés des convertisseurs de chargeur EV avancé

1. Ratio de conversion à haute tension
Les convertisseurs DC-DC intégrés peuvent extraire la puissance des batteries haute tension et la livrer à des dispositifs basse tension comme les batteries 12V.

2. Élimination du courant circulant
Les nouvelles conceptions de convertisseurs comprennent des circuits d'absorption spéciaux pour éliminer les courants circulants, augmentant l'efficacité de la conversion de puissance.

3. Ripple de courant de sortie faible
En adoptant des modes de convertisseur à terme, les convertisseurs réduisent l'ondulation du courant d'inductance de sortie, garantissant une puissance plus fluide.

4. fonctions OBC intégrées
Les convertisseurs de chargeur EV avancé intègrent les fonctions OBC, permettant la charge de la grille à véhicule (G2V), la décharge de véhicule à réseau (V2G) et un transfert de puissance efficace entre les batteries principales et auxiliaires.

5. Considérations de conception
  ·Des rapports élevés élevés assurent une conversion de tension efficace.
  ·Une ondulation de sortie réduite garantit une puissance stable pour les composants sensibles.

Ces fonctionnalités offrent une efficacité et une fiabilité élevées tout en améliorant les performances globales du système et la convivialité.

Conclusion

L'électrification et la technologie intelligente font avancer l'industrie automobile. Les progrès de la technologie des batteries permettent la croissance des véhicules électriques, tandis que les systèmes intelligents améliorent la sécurité et l'efficacité. Alors que la part de marché EV continue de croître, ces innovations joueront un rôle central dans la transformation du paysage des transports.