Ladestationen im Leistungsbereich bis 150 kW
Mit skalierbaren DC-Ladelösungen die Lücke in der Ladeinfrastruktur schließen
Die Eigentümer von Elektrofahrzeugen sind keine reinen Stadtfahrer oder Kurzstreckenpendler mehr. Deshalb ist es wichtig, dass es außer der Garage zuhause oder dem Büroparkplatz weitere Lademöglichkeiten gibt. Auf Autobahnen bieten Hochleistungs-DC-Ladestationen bis zu 350 kW Schnellladefunktionen zum schnellen Nachladen der Antriebsbatterien von Elektrofahrzeugen. Ladeeinrichtungen bis zu 150 kW sind jedoch die perfekte Lösung für die tägliche Nutzung in den Städten. Sie stellen die notwendige Ergänzung zu den Ladepunkten daheim und an der Autobahn dar.
Stationen mit bis zu 150 kW für das schnelle Aufladen von Elektrofahrzeugen werden wegen ihres modularen Aufbaus und der dadurch gebotenen Skalierbarkeit zu den Produkten der Wahl im städtischen Umfeld und zur Unterstützung kommerzieller Anwendungen. Eine einzelne 50-kW-Einheit kann ein Fahrzeug in ca. 48 Minuten für eine Reichweite von 200 km aufladen. Wenn drei dieser 50-kW-Untereinheiten oder fünf 30-kW-Untereinheiten zu einer 150-kW-Ladestation kombiniert werden, dauert derselbe Ladevorgang nur etwa 16 Minuten. Während beide Optionen für Fahrer, der sich nur kurz die Beine vertreten wollen, wegen der Dauer des Ladevorgangs nicht ideal sind, eignen sie sich perfekt für alle, die kurz etwas einkaufen oder zum Essen gehen wollen. Auf diese Weise lässt sich die Batterie eines Elektrofahrzeugs zu einem beliebigen Zeitpunkt am Tag schnell und praktisch nachladen.
Produkte von Infineon für Designs bis 150 kW
Beim Design von Hochleistungs-DC-Ladestationen bis 150 kW müssen viele Aspekte berücksichtigt werden – von Datensicherheit und sicherer Kommunikation bis hin zu Zuverlässigkeit, Wirkungsgrad und Preis. Infineon bietet für diesen Markt das umfangreichste Portfolio. Mit unseren kombinierten Systemlösungen, in denen Spitzenprodukte und -technologien für genau Ihre Anwendung zum Einsatz kommen, erzielen Sie das beste Preis/Leistungsverhältnis und profitieren von der umfassenden Systemkompetenz unserer Spezialisten. Zu den Komponenten gehören die Infineon Produktfamilien 600 V CoolMOS™ SJ MOSFET P7 und CFD7, die Produktfamilie 650 V TRENCHSTOP™ IGBT7 T7 und unser 1200-V-CoolSiC™-MOSFET. Unser Portfolio an Hochspannungsschaltern wird durch 650-V- und 1200-V-CoolSiC™-Schottky-Dioden ergänzt. Da für jeden Schalter ein Treiber benötigt wird und jeder Treiber angesteuert werden muss, bieten wir die passenden EiceDRIVER™-Treiber sowie XMC™- und AURIX™-Mikrocontroller für das Design von Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Abgerundet wird unser Angebot durch die Datenschutz- und Sicherheitsprodukte der Produktfamilie OPTIGA™.
Infineon verfügt über ein umfangreiches Portfolio an hochwertigen diskreten Lösungen. So finden Sie immer die optimal geeigneten Komponenten für leistungsfähige, kostengünstige Designs zur Entwicklung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Bei Infineon bekommen Sie also alles für Ihr Design von DC-Schnellladestationen aus einer Hand – beste Bedingungen für einen besseren Wirkungsgrad und eine höhere Leistungsdichte.
Technologische Trends
Ein Ladesystem für Elektrofahrzeuge mit einer Leistung zwischen 30 kW und 150 kW basiert in der Regel auf einer zweistufigen Architektur für die Stromwandlung. Diese besteht netzseitig aus einer Stufe zum Umwandeln von Wechsel- in Gleichstrom und batterieseitig aus einer isolierenden Hochfrequenz-Gleichstromwandler-Stufe. Für diese Ladestationen werden Untereinheiten mit Leistungen zwischen 15 kW und 30 kW kombiniert, sodass eine Leistung von bis zu 150 kW verfügbar ist. Durch die Verwendung mehrerer Untereinheiten mit niedrigerer Leistung entsteht ein modulares System, das ein kostengünstiges Umrichterdesign aus diskreten Leistungskomponenten ermöglicht. Die folgende schematische Darstellung zeigt die Komponenten einer Ladestation bis zu 150 kW für Elektrofahrzeuge:
Schematische Darstellung: DC-Ladestationen bis zu 150 kW für Elektrofahrzeuge
Topologien und Stromwandlung
Der AC-DC-Wandler ist einem EMI-Filter nachgeschaltet und fungiert als geregelter Gleichrichter. Für diese Stufe werden vorzugsweise Zweipunkt-Topologien mit AFE-Komponenten (analoge Front-End-Komponenten) oder Dreipunkt-Topologien mit Vienna-Gleichrichtern eingesetzt. Beide stellen je nach Nennleistung der Ladestation eine stabile Zwischenkreisspannung von bis zu 900 V sicher. Insbesondere der Vienna-Gleichrichter ist inzwischen weit verbreitet, da er einen höheren Wirkungsgrad aufweist und sich durch eine weichere und bessere EMV-Signatur auszeichnet. Dies ermöglicht auch die Nutzung von 600-V-Leistungsbausteinen. Durch den Einsatz von Komponenten wie 1200 V CoolSiC™ wird die Zweipunkt-Topologie mit AFE-Komponenten einschließlich Leistungsfaktorkorrektur immer beliebter. Die Fähigkeit zum bidirektionalen Betrieb macht diesen MOSFET besonders attraktiv.
Die Gleichstromwandlungsstufe ist hierbei in zwei Systeme unterteilt: Umwandlung der Gleichspannung in eine hochfrequente Wechselspannung auf der Primärseite des Trenntrafos und Gleichrichtung der hochfrequenten Wechselspannung auf der Sekundärseite. In der Regel werden bei diesen Systemen resonante, hart schaltende, phasenverschobene ZVS-Vollbrücken-Wandlertopologien verwendet. Die Topologie mit LLC-Resonanzwandler und einer Brücke (1200 V SiC) oder kaskadierten Brücken (600 V) ist in dieser Stromwandlungsstufe weit verbreitet.
Podcast4Engineers: Vision for eMobility: 10 kWh for 100 km
How do semiconductors ensure electric vehicles are efficient and fun to drive at the same time?
Listen to our newest Podcast4Engineers episode and join our experts Dirk and Christoph discuss how semiconductors not only enable #decarbonization in eMobility, but also ensure the “fun-to-drive” factor.
Webinar: DC-Schnellladen von Elektrofahrzeugen mit CoolSiC™ von Infineon (EN)
Elektromobilität dringt immer stärker in unser tägliches Leben vor. Dadurch wächst auch der Bedarf an effizienteren Ladelösungen. Angesichts der Anforderungen und technologischen Entwicklungen in diesem Bereich besteht die Herausforderung darin, intelligente und kompakte Lösungen zur Stromwandlung für die aktuellen und zukünftigen Ladenetze zu entwickeln. In diesem Webinar erhalten Sie einen gründlichen Einblick in das umfassende Portfolio von Infineon für DC-Ladelösungen mit Schwerpunkt auf der SiC-Technologie und ihrem bedeutenden Beitrag zum Ultra-Schnellladen von Elektrofahrzeugen.
Podcast4Engineers #1: Im Kommen: Ladelösungen für Elektrofahrzeuge (EN)
Die erste Folge unserer neuen Podcast-Reihe beleuchtet die wichtigsten Aspekte beim Laden von Elektrofahrzeugen: Insbesondere geht es darum, welche Szenarien für Ladeanwendungen zur Verfügung stehen, was diese für die jeweiligen Topologien bedeuten und wie die Entwickler darauf reagieren können. Unser Experte hat Antworten auf all diese Fragen und gibt Ihnen einen spannenden Einblick in die Anfänge der Elektromobilität.
Charging your EV at home is convenient, but how do you choose a wallbox? In this episode of “Ask the Expert”, our expert Hakan explains what makes AC wallboxes unique.
Why is it important to keep your AC wallbox connected and secure? In this episode of “Ask the Expert”, our expert Hakan explains how connectivity can make your charging experience more convenient, efficient, and even save you money.
This introduction video is about the DC-Charger as a backbone of current and future electric mobility. Our expert briefly explains the application, the challenges and some of the driving forces behind it. It closes with a hint on how and where to find suitable Infineon-Products easily.
Webinars
In the technical introduction training, you became familiar with the full-bridge transformer driver family 2EP, which is a reliable power supply that supports Infineon’s top-notch switches and isolated gate drivers. By the end of this deep dive, you will be able to describe the working principle of this family and know about possible applications by understanding the effect of input voltage changes, transformer transfer ratio, and duty cycle changes on the isolated output voltage.
This video will introduce you to the 2EP EiceDRIVER™ power family, along with its features and advantages. Additionally, you will have an overview of the extensive application scope of the 2EP.
As electro mobility increasingly becomes part of our daily lives, the need for more efficient charging solutions is growing. With an eye on the requirements and technological developments in this field, the challenge is to respond with smart and compact power conversion solutions for the charging networks of today and tomorrow. In this webinar, you will gain deeper insights, into Infineon's comprehensive DC-EV charging portfolio with a focus on silicon carbide and its important contribution to ultra-fast EV charging.
Today's global challenges of decarbonization, combined with rising energy demand, make bi-directional electric vehicle charging and how semiconductor solutions support this application more important than ever. In this webinar you will get an overview of the power conversion topologies for bi-directional DC charging and take a closer look at an application example based on Infineon's 50 kW Reference Design.
Online Courses
In this online course you will learn about cost-optimized, but highly efficient electric vehicles charging solutions based on IGBT and CoolMOS™, and explore Infineon’s wide portfolio that supports every segment of the EV charging application.
In this video, you will:
- Understand what Battery Electric Vehicle charging is
- Recognize the three different charging categories available
- Know how these categories can be implemented
With the growing market of electrical vehicles, the industry has put forward more requirements for the performance of charging piles. This e-learning will show you that the emergence of CoolSiC™ MOSFETs has improved the charging pile industry to make the EV charger smaller, faster and with higher efficiency.
In this video, you will:
- Understand how Infineon’s power semiconductor module portfolio is a solution for the main challenges of the electric vehicle industry
- Know Infineon’s general value drivers as well as recent success stories on the electromobility market
Do you want to know the various topologies you can find in this power conversion stage and their top level working principle? Get to know the basic concepts of passive and two-level active rectification methods.
Training topics:
- Get to know how AURIXTM is able to answer the needs of the electric vehicle market
- Recognize and explore how AURIX™ TC3xx addresses key electric vehicle challenges, and understand the main features of the AURIX™ TC3xx microcontroller
