Die Elektrifizierung von Fahrzeugen stellt besondere Anforderungen an die beteiligten passiven Komponenten: Neben der AEC-Q200-, PPAP- und IATF-Zertifizierung müssen die Bauteile auch eine hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aufweisen. Schließlich muss jede Lösung kostenoptimiert sein und es sollte eine zweite Quelle auf dem Markt verfügbar sein.
Das On-Board-Ladesystem wandelt den Wechselstrom aus dem Stromnetz in einen Gleichstrom für die Batterie um. Es ist in einem Aluminiumgehäuse untergebracht, um die Sicherheitsstandards zu erfüllen und Schutz vor Schmutz, Feuchtigkeit und Salznebel zu gewährleisten. Die Mindestanforderungen sind in der Regel Temperaturbereiche von -40 °C bis + 85 °C.
Das typische Blockdiagramm eines On-Board-Ladesystems (OBC) besteht aus 4 Hauptschritten:
• Filter für elektromagnetische Interferenzen (EMI)
• Leistungsfaktorkorrekturstufe (PFC)
• Resonanzstufe
• Ausgangsfilter
Die Stufe der elektromagnetischen Interferenz (EMI)
Der EMI-Filter, auch EMI-Entstörfilter genannt, fängt über das Stromnetz kommende Störungen ab und schützt vor den schädlichen Auswirkungen elektromagnetischer Interferenzen. Diese Filter filtern unerwünschte Ströme, die durch Kabel oder Leitungen fließen, heraus, während erwünschte Ströme frei fließen können. Entstörfilter, die Störungen aus dem Stromnetz unterdrücken, werden auch als EMI-Starkstromleitungsfilter bezeichnet. Entstörfilter enthalten X- und Y-Kondensatoren sowie Gleichtakt-Drosseln.
YAEGO bietet verschiedene zertifizierte Lösungen an, wie z. B. die Serie R52 oder R47-V057 als X-Kondensatoren und Serie R41T oder SMP253 als Y-Kondensatoren. Je nach Serie beträgt die maximale Temperatur 100 °C oder mehr.
Gleichtakt-Drosseln in Entstörfiltern müssen je nach Technologie hohe Ströme von 35 A oder noch mehr übertragen. Normalerweise werden hier MnZn-Spuleninduktoren verwendet. Aufgrund des hohen Temperaturbereichs von 150 °C können die Gleichtakt-Drosseln der SC-Serie von YAGEO hohe Ströme bei geringen Verlusten übertragen. Je nach Kundenwunsch gibt es entweder eine horizontale oder flache Version oder eine vertikale Version, die weniger Platz auf der Platine benötigt.
Die Leistungsfaktorkorrekturstufe (PFC)
Die PFC-Stufe gleicht Leistungsunterschiede, die aufgrund der Frequenzverschiebung entstehen, aus. Sie enthält außerdem einen Zwischenkreiskondensator zur Stabilisierung der PFC-Ausgangsgleichspannung. Diese Stufe kann in zwei Hauptfunktionen unterteilt werden: die eigentliche PFC-Stufe und einen Zwischenkreiskondensator.
Die PFC-Stufe enthält eine Strommessfunktion, die mit strommessenden Widerständen oder Shunts gelöst werden kann. Die Shunt-Serie (PE, PA oder PU) von YAGEO bietet eine große Auswahl an Gehäusegrößen und Widerständen mit einer Leistung von bis zu 36 W. Aufgrund ihrer Konstruktion ist bei einigen Serien eine Betriebstemperatur von 275 °C möglich. Der High-Power PFC-Induktor ist der wichtigste Teil der PFC-Stufe. YAGEO bietet eine große Auswahl an Induktoren von Pulse Electronics. Außerdem werden in der PFC-Stufe Kondensatoren benötigt. Um die Frequenzanforderungen der Wide Band Gap-Technologie zu erfüllen, können Keramikkondensatoren eine perfekte Lösung sein, um den Bedarf zu decken.
Der Zwischenkreiskondensator ist der andere wichtige Teil. Die Auswahl besteht zwischen drei verschiedenen Kondensatortechnologien: Aluminium-Elektrolyt, Film oder Keramik.
Aluminium-Elektrolytkondensatoren bieten eine breite Produktpalette bis zu 1.000 µF und sind für hohe Restwelligkeitsströme geeignet. Die ALA-Serie von YAGEO ist ein Snap-In THT Produkt mit hoher Vibrationsfestigkeit bis zu 20 G und einer langen Lebensdauer von 10.000 Stunden sowie höherer maximaler Temperatur. Als rechteckige Version bietet YAGEO die erste ALR-Serie auf dem Markt an, die einen idealen volumetrischen Wirkungsgrad und eine Vibrationsfähigkeit von bis zu 40 G aufweist.
Die DC Link-Folienkondensatoren der Serie C4Ax THT sind ebenfalls in einem weiten Bereich bis zu 210 µF und mit Hochtemperaturprodukten von 125 °C (oder bei Bedarf bis 135 °C) erhältlich. YAGEO bietet Produkte an, die speziell für raue Umgebungen entwickelt wurden und hohe Restwelligkeitsströme sowie einen Hochspannungsbereich von über 1.000 V bieten.
In der SMT-Technologie können auch Keramikkondensatoren als Zwischenkreiskondensator gewählt werden. Zur Auswahl stehen entweder eine Kondensatorbank mit mehreren MLCC oder einzelne Chips wie die KC-Link-Serie, als der erste auf dem Markt erhältliche MLCC der Klasse 1 für Ströme bis zu 15 A. Besonders für hohe Temperaturen oder Hochfrequenzanwendungen ist diese Serie die beste Lösung. Wenn es darum geht, Platz auf der Platine zu sparen, bietet YAGEO die einzigartige KONNEKT-Technologie an, mit der maximal 4 MLCC zu einem Stapelkondensator kombiniert werden können, und zwar mit dem Transient Liquid Phase Sintering Process. Mit dieser Technologie sparen Sie 75 % Platz auf der Platine und Zeit beim Aufnehmen und Ablegen.
Die Resonanzstufe
Die Resonanzstufe ist ein LLC-Resonanzfilter mit galvanischer Isolation, falls diese erforderlich ist. Als Snubber-Kondensator können typischerweise ein oder mehrere Keramikkondensatoren in Parallel- und/oder Reihenschaltung verwendet werden. Die YAGEO Filmkondensatoren der Serie R75 oder R76 erreichen hohe Kapazitätswerte bis zu 33 µF, Spannungen bis zu 2.000 V und Temperaturbereiche bis zu 125 °C.
Der Ausgangsfilter
Schließlich filtert die Ausgangsfilterstufe zur internen Stromversorgung des Autos den Ausgang des gesamten OBC-Systems. Normalerweise wird ein Differenzialmodus-Filterinduktor verwendet. Als Ausgangskondensatoren können ein DC-Link-Folienkondensator oder eine beliebige Keramikkondensatorreihe gewählt werden.
Daher benötigen On-Board-Ladesysteme passive Komponenten, die sehr zuverlässig sind, für raue Umgebungsbedingungen ausgelegt sind und zu den entscheidenden IATF-Komponenten gehören. Das Portfolio der YAGEO Group bietet mehr als 20 verschiedene Produktserien, die für ein On-Board-Ladesystem geeignet sind und dieser Aufgabe gerecht werden.
