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効率的で信頼性が高く持続可能なEV充電器を実現するためのコンデンサの選択と適用方法 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No.1741 2023. 6. 27
◇効率的で信頼性が高く持続可能なEV充電器を実現するための
 コンデンサの選択と適用方法
 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

◇マルツの技術情報
 リバースエンジニアリング 【LP59:製作事例編】
  効率的で信頼性が高く持続可能なEV充電器を実現するための
コンデンサの選択と適用方法
(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 
   
   「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、電気自動車(EV)用の充電器に使用する信頼性の高いコンデンサについて解説した記事をご紹介します。

効率的で信頼性が高く持続可能なEV充電器を実現するためのコンデンサの選択と適用方法

 電気自動車(EV)用の充電器は、屋外など過酷な環境に置かれることが多いので、動作温度範囲が広く動作寿命の長い信頼性の高いコンデンサを使用する必要があります。そのため、一般にIEC61071基準を満たすAEC-Q200の認定を受けたコンデンサが使用されます。

 AEC(Automotive Electronics Council)は車載用電子部品の信頼性を規格化している組織で、AEC-Q200は受動部品に関する規格です。AEC-Q200のTHB(温度/湿度/バイアス)認定テストでは、I(A/B)、II(A/B)、III(A/B)の3つが規定され、最高グレードのIIIBを満たすには85℃/RH85%において1,000時間の暴露に耐える必要があります。

 また、EV用の充電器はレベル1、レベル2、レベル3に分類されています。
レベル1は主に家庭に設置されるAC充電器で、商用電源のAC120V/AC230Vを使用し、12A~18Aの低い充電電流で低速充電を行います。
レベル2のAC充電器は、家庭用もありますが一般に公共の充電ステーションに設置され、AC230Vで30A~220Aのより高い電流でレベル1よりも急速に充電ができます。
レベル3はDC急速充電(DCFC)とも呼ばれ、AC400V~AC1000Vで動作し、50kW以上を供給することができます。そのため、20~30分でEVバッテリーの80%まで充電することができます。
太陽光発電のインバータEV充電器
 
 レベル1、レベル2の充電器では太陽光発電の利用も一般的になっていて、上図に示すようにこれらの充電器の入力には、中電力アプリケーション用に最適化された1F以上の低インダクタンスDC入力フィルタとDCリンクコンデンサが必要です。

 また、DC/AC変換用のパワーインバータは高調波成分を発生させるため、これを除去するAC出力フィルタコンデンサが必要です。さらに、日射量の変化に対応して出力を安定させるスーパーキャパシタも追加する必要があります。
グリッドパワー型レベル3DC充電器
 
 また、上図に示すより高い電圧を使用するレベル3充電器には、定格電圧の高いAC入力フィルタコンデンサやDCリンクコンデンサ、低ESRで高リプル電流のDC出力フィルタコンデンサが必要です。

 【アプリケーションラボ】の解説記事では、EV充電器のレベル分類や充電器に使用するコンデンサに求められる要件を解説しています。その後、Cornell Dubilier Electronics社製の各種コンデンサをEV充電器への用途ごとに紹介しています。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

 
  Type DCMCネジ端子コンデンサ
【DCMC271T450AA2B】
単価:¥3,049 (税込)
レベル1とレベル2のEV充電器のDC入力フィルタ用に適した270μF/450Vのネジ端子付きのアルミ電解コンデンサです。動作温度範囲は-40℃から+85℃で、高レベルのリップル電流に対応できます。
 
 
  380LXスナップインアルミ電解コンデンサ
【380LX472M063K022】
単価:¥1,245 (税込)
スイッチング電源の入力や出力に適した4700μF/63V高容量のスナップインアルミ電解コンデンサです。プリント基板への確実で正確な取り付けをサポートします。
 
 
 
  Type 947Dメタライズドフィルムコンデンサ
【947D601K901DCRSN】
単価:¥23,415 (税込)
DCリンクアプリケーションで長寿命と高い信頼性を実現する600μF/900Vのメタライズドフィルムコンデンサです。インバータ設計に必要な大容量と非常に高いリップル電流性能を兼ね備えています。
 
 
 
 
ALHポリプロピレンフィルムコンデンサ
【ALH105K251A022】
単価:¥700 (税込)
1μF/250Vのポリプロピレンフィルムコンデンサです。長寿命で過酷な環境に適したAC定格フィルタコンデンサで、インバータ回路の入力/出力のAC高調波フィルタ用に最適化されています。
 
 
 
     
 
【マルツの技術情報】
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リバースエンジニアリング  【LP59:製作事例編】

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