電気自動車（EV）市場の成長は、EV充電市場の現物成長と一致しています。しかし、EVがより広く受け入れられるためには、充電をより速くする必要があり、これは通常、より高いレベルの電力を使用することで実現します。この記事では、ガルバニック絶縁、具体的にはSkyworksの絶縁技術が、次世代の高出力EV充電システムをどのように実現しているかについて説明します。
導入
自動車の設計が電動化に向かうにつれ、高ワット数のパワーエレクトロニクスが新しい電子駆動系およびバッテリー システムの重要なコンポーネントになります。これらの高ワット数の電子機器は、低電圧側を高電力システムから電気的に分離する必要がある低電圧デジタル コントローラと通信して制御する必要があります。これらのアプリケーションでは、デジタル コントローラーが最新のEVの高電圧システムと安全にインターフェースできるようにするために、ガルバニック絶縁 (通常は半導体ベースの絶縁) が必要です。
EVシステム概要
EV/HEVバッテリー管理システムには通常、それぞれ特定の絶縁ニーズを持つ4つの主要な回路アセンブリが含まれます。
バッテリー管理システム（BMS）： バッテリーセルはBMSによって監視および管理され、高い効率と安全性が確保されます。BMSは、個々のバッテリーセルの充電、健全性状態、放電深度、および調整を制御します。
BMSで分離が必要な場合
- 電圧： 安全で有用なバッテリー電圧出力を保証する
- フルバッテリースタック用の絶縁電圧センサー
- 現在： 過負荷や高充電率からバッテリーを保護する
- 絶縁型電流センサーは放電電流と充電電流を監視します
- コミュニケーション: モジュールデータ用のCANまたはシリアルバス
- デジタルアイソレータは安全で堅牢な通信を実現します
DC/DCコンバータ: DC/DCコンバータは、高電圧バッテリーを内部の12 V DCネットワークに接続します。このネットワークは、アクセサリに電力を供給し、ローカル スイッチング コンバータにバイアスを供給します。
DC/DCコンバータで絶縁が必要な場合
- コンバータ: シリコンFET、IGBT、またはSiC FETで実装
- 4つのハイサイド/ローサイドスイッチ用の絶縁ゲートドライバ
- コンバータの入力と出力用の絶縁電圧センサー
- 通信とセンシング: 閉ループ制御用データ
- デジタルCANまたはその他のバスタイプ用アイソレータ
オンボード充電器 (OBC): エネルギー貯蔵は、力率補正機能付きAC/DCコンバーターで構成され、バッテリー管理システムによって監視されるオンボード充電器によって充電されるリチウムイオン バッテリーによって行われます。
オンボード充電器で絶縁が必要な場合
- 通信バス: CANおよびSPI
- 変圧器の同期
- 充電電流またはバッテリー電圧の監視
トラクションインバータ: メインインバータは電気モーターを駆動するほか、回生ブレーキや未使用のエネルギーをバッテリーに戻すためにも使用されます。
トラクションインバータで絶縁が必要な場合
- インバータ: シリコンFET、IGBT、またはSiC FET向けのソリューションが利用可能
- 6つのハイサイド/ローサイドスイッチ用の絶縁ゲートドライバ
- ブースター: HVバッテリー電圧を上げるためのオプションのDC-DCブースター
- 2つのスイッチに必要な絶縁ゲートドライバ
- 発電機（ハイブリッド）: ICEが作動しているときにバッテリーを充電します
- ハイサイド/ローサイドスイッチ用絶縁ゲートドライバ
結論
自動車の電動化競争は加速しており、毎年、より多くのメーカーからより多くの車両が登場しています。EVの数と種類が増えることで、電子機器サプライヤーは車両のパワーエレクトロニクス システムにおけるデバイス フットプリントを拡大する機会が生まれます。これらの駆動システムの高電圧とノイズの多い環境では、安全で信頼性の高い動作を確保するために、堅牢で高性能なガルバニック絶縁が必要です。