電気自動車用リチウム電池充電の取り扱い方法

著者：Iflowpower – Fornitur Portable Power Station

直噴技術、スタートストップシステム、ボディBLDCなど、ほとんどの新しい電子システム（アクティブセーフティ、自動運転、情報エンターテイメントシステムを除く）は、エネルギー節約の実現に役立ちます。 モーターとシャーシを電子制御します。 二酸化炭素排出規制（95g/kmの制限）は、特に交通量の多い市内中心部や大都市で、燃費と自動電力レベルを改善し、大気の質を維持するためにCO2と粒子状物質の排出を大幅に削減する緊急の必要性を促進します。

以下の要因は電気自動車（EV）の将来の動向と成功を表し、影響を与える：●バッテリー技術–エネルギー密度、サイズ、価格 ● マイルと効率 ● 充電性能、時間、インフラ構築 ● 価格、インセンティブ、税制 ● 信頼性とメンテナンスコスト ● 安全性 事故が起こった場合、電子システムはすべてのエネルギーを蓄える必要があります。 コンポーネント（バッテリー、静電容量、センシング コンポーネントなど）が切断されています。 ペンに直接高電圧がかかると、運転手、乗客、緊急救助者に重大な身体的損傷が発生します。

これらのエネルギー貯蔵要素などのエネルギーを放出するためには、抵抗性仮想負荷をすぐに接続する必要があります。 インテリジェントなエネルギー管理は、長距離運転中にすべてのセキュリティ関連の使用（ブレーキ、ステアリング、レインブラシ、照明、パッシブセーフティシステムなど）を保証するために非常に重要です。

電力消費の優先順位が最も高いセキュリティ電子システムに加えて、快適性電子システムも考慮する必要があります。 夏場のエアコン、冬場の助手席側ウォーマーや窓の取り外しは現代の車では利用できない装備です。 電気自動車の設計における大きな課題は、これらの高電力負荷の電力消費を削減することです。

次に重要なタスクは、車の運行エリア（特に駐車時）に十分な充電ステーションを供給することです。 通常、オーバーフローを 2 時間以上待つユーザーはいないため、急速充電はエンド ユーザーにとって非常に重要です。 仕事中、出張中、買い物中など、現代の電気自動車は珍しいものではありません。

さらに、割引措置、代替エネルギー、駐車料金の引き下げなどのインセンティブ措置が不可欠です。 電気自動車に不可欠なサポート要素はバッテリー充電システムです。 その主な機能は、AC (交流) を DC (直流) に変換し、力率補正 (PFC) 機能を実行するとともに、充電プロファイルを実行してバッテリー システムをマッチングすることです。

バッテリーの充電には 2 つの重要な方法があり、それぞれに利点があります。1. オンボード: グリッドの単相および三相 AC 充電 - グリッドへの接続が簡単。 - 大規模な充電インフラがありません。

2. 非車載: 超高速で大型のストレートポイント非車載充電 - 短時間、高出力、高速充電性能 - 充電インフラストラクチャの重要な部分であるユニバーサル高出力 DC 充電器を備えた車両充電システムは、完全な AC/DC コンバーターが車体ネットワークに統合されています。 車をACグリッドに接続し、AC電力を直流に変換します。

高電圧ですので、使用にあたってはセキュリティが非常に重要になることが保証されています。 すべての電子システムはこれらの自動車品質基準を満たす必要があります。 もう 1 つの選択肢は、車以外の DC/DC 充電器を使用して、交流電流の代わりに電気自動車に高電圧の直流電流を入力することです。

この方法は、非常に高い電力の充電機能を提供することができ、充電器を持ち運ぶ必要がないため、車内充電器の重量を軽減し、多くのスペースを節約し、バッテリーの充電段階と非車内充電器の通信の制御のみを担当します。 これにより、車を AC 電圧から遠ざけることができ、それに伴う安全上の危険を心配する必要がなくなり、ECU が耐える瞬間ピーク電圧も低減できます。 市場にはこのような最大出力の充電器が存在しており、駐車場やバス停などの交通インフラに徐々に投資されるようになるでしょう。

3つ目の方法は、現在、非接触センシングが無限にあるということです。 その目的は、充電時間を短縮するためにほぼどこにでもある充電設備を提供し、ほぼ瞬時の充電サービスを提供することです。 半導体能動デバイスおよび受動デバイス業界は、電気自動車のコントローラーとアクチュエーターのコストを削減するために新しいコンポーネントを設計する必要があります。

その中で、機械統合+高電圧ドライバーは信頼性の重要な部分を最適化し、効率を向上させます。 多相コンバーターとインバーターは、有用な用途のカテゴリです。 すべての重要な部品メーカーは、高出力および高エネルギーレベルを満たすために、コスト効率の高い新しい部品と新しいテクノロジーを開発しています。

電気自動車に必要なコンポーネントは次のとおりです。●モーター駆動およびインバーター用の IGBT モジュール●高電圧 MOSFET●大電流フィルタリングインダクタンス●フラットトランス●オプトカプラ●ソリッドリレー●高電圧抵抗●PTC サーミスタ制限●高電圧ダイオード●ターンオーバーブリッジモジュール受動コンポーネントは、より多くのスペースを必要とし、コストが高くなります。 その設計は、半導体能動部品モジュールの設計よりも重要です。 新しい回路トポロジーは、回路のスイッチング周波数の向上に特化しており、受動要素 (変圧器、フィルター、エネルギー貯蔵コンポーネントなど) のサイズを縮小できます。

これらのトポロジには、DC バスまたはバッファ付きアルミニウム容量に使用できる薄膜容量、および高圧および大規模な電気テスト用のテスト抵抗が含まれます。 プレーントランスは、高スイッチング周波数回路の魔法のような処理を備えており、高電圧 DC/DC コンバータの使用時に最適な効率を提供できます。 電気自動車用の電子駆動装置は、次の 2 つのカテゴリに分けられます。●高圧用 (150VDC-550VDC バッテリー ライン)●低電圧用 (12V 負荷) 高圧リチウム電子バッテリーから 12V 出力 DC/DC 降圧コンバーターへの切り替えに使用し、厳しいアプリケーションで 100W 以下の低電力負荷に使用します。

これらのコンバーターの全体的な効率を可能な限り高めます。 電気自動車が直面する最大の課題の 1 つは、高電圧半導体で駆動されるモーター ドライブの効率を確保することです。 さらに、個人の安全も厳重に配慮されています。

高電圧スイッチを警告するためのスパークが表示され、仮想エネルギー抵抗を使用してバッテリーおよびその他のコンポーネントが放電されます。 これにより、火災を警戒しながらエネルギーを素早く排除できます。 緊急時のバッテリー接続切断は、現在の大規模なアプローチを最適化し、再設計する別のカテゴリです。

同じ一般自動車と同様に、電気自動車のシステム設計エンジニアも部品点数を減らしたいと考えています。 この目標を達成した例として、3kV以下の定格電力で優れた精度特性を備えた新しい耐電圧抵抗シリーズが挙げられます。 これらの表面実装型高圧分圧抵抗器は、従来の 20 ～ 40 個の単一抵抗器を置き換えることができます。

これらは現在、ボード システムの電圧安定性をテストするための浮動小数点除算器として使用され、効率を向上させるための電圧降下調整をサポートしています。 電気自動車のさまざまな部分には、それぞれ固有の課題が伴います。 例えば、エアコンコンプレッサーのモーター駆動用の絶縁型 DC/DC コンバータは非常に効率的です。

この設計では、非常に低い高さのディスクリート コンポーネントを備えています。 電圧が30Vac、60VDCを超える場合は、人体に対する感電保護を強化する必要があります。 低電圧（12Vデジタル/シミュレート部品と高電圧端子が必須）。

標準化の影響を受けるカテゴリは次のとおりです: 非自動車充電) 電気自動車は現在、短距離走行 (1 日あたり均一 50 km、最大 100 キロメートル) をサポートしていますが、長距離走行 (150 キロメートル以上) の要件を満たすことができません。 現在の電気自動車の価格は従来の自動車よりも高いため、充電インフラへの投資や代替エネルギー源の開発（政府の力とインセンティブ措置に頼りたい）が、純電気自動車（BEV）の大規模な開発を促す可能性があります。 .