Das Ökosystem Elektrofahrzeug (EV) besteht aus zwei Elementen: dem Elektrofahrzeug selbst und der Ladestation. Elektrofahrzeuge besitzen Schaltstufen an verschiedenen Stellen, darunter das Batteriemanagementsystem, Traktionsumrichter, Onboard-Ladegeräte, DC/DC-Wandler sowie die in Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEV) verwendete Start-Stopp-Automatik. Das Laden von Elektrofahrzeugen mit 230 VAC (einphasig) im häuslichen Bereich erfolgt vorwiegend mit einphasigen 3,6-kW-Ladegeräten oder Drehstrom-Ladegeräten, die bis zu 22 kW liefern. Schnelles Laden von Fahrzeugbatterien (in weniger als einer Stunde) erfordert ein Hochspannungs-DC-Ladegerät (bis zu 800 V).

Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad

Leistungselektronik-Komponenten im Automobilbereich erfordern hohe Zuverlässigkeit, und die beim Laden verwendete hohe Leistung bedeutet zudem, dass für jede Stufe des Antriebsstrangs ein hoher Wirkungsgrad erforderlich ist.  Verbesserte SiC-, MOSFET- und IGBT-Treiber wie der Scale-iDriver erhöhen die Zeitgenauigkeit und liefern mehr Gatestrom für höhere Schalteffizienz. Neuartige und robustere Kommunikationstechnologien wirken sich zudem vorteilhaft auf die Systemlebensdauer aus. Diese Treiber bieten zudem Sicherheitsfunktionen zum Schutz des Antriebsstrangs bei Überlastzuständen und sorgen so für erhöhte Systemzuverlässigkeit.

Power Integrations hat mit den Typen SID1132KQ und SID1182KQ zwei nach AEC-Q 100 Grade-1 für den Fahrzeugbereich qualifizierte Scale-iDriver-ICs auf den Markt gebracht. Sie ermöglichen es Entwicklern, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit hochstromisolierter IGBT-, MOSFET- und SiC-Module vollständig auszunutzen.

Flux-Link-Technologie

Eck-Daten

Optimierte Treiber und Kommunikationstechnologien können die Systemlebensdauer von Leistungselektronik-Komponenten im E-Fahrzeug deutlich verbessern. Scale-iDriver-ICs von Power Integrations eignen sich für Fahrzeuganwendungen, die einen robusten und zuverlässigen Betrieb erfordern. Sie bieten verbesserte Sicherheit durch die Integration von Entsättigungserkennung und Sanftabschaltung. Ihr Einsatzgebiet umfasst Traktionsumrichter für den Antrieb von Motoren, das Onboard-Ladegerät zur Regelung des Eingangsstroms und DC/DC-Spannungswandler.

Die Einkanal-Treiber-ICs verwenden die magneto-induktive Flux-Link-Technologie von Power Integrations, die eine bidirektionale Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindung zwischen der Niederspannungsseite (Primärseite) und der Hochspannungsseite (Sekundärseite) bereitstellt. Flux-Link besteht aus zwei magnetisch gekoppelten Leitern im Abstand von 0,4 mm, die in ein homogenes Isolationsmaterial eingebettet sind. Sie bieten eine Isolation von mehr als 8000 V und entsprechen der Norm VDE0884-10 (zukünftig VDE0884-11).  Untergebracht sind die Bauelemente in einem kompakten und robusten eSOP-Gehäuse und besitzen einen CTI-Wert (Comparative Tracking Index) von 600, eine Luft- und Kriechstrecke von 9,5 mm und erfüllen die strenge Anforderung von 5000 m für verstärkte Isolierung in großen Höhen. Die Integration der primären Isolationsschranke und der Kommunikationsverbindung innerhalb des IC-Gehäuses verbessert die Zuverlässigkeit und beseitigt den Bedarf an externen Isolationskomponenten wie beispielsweise Optokopplern mit  systembedingten Einschränkungen beim Wärmeverhalten und Langzeitstabilitätsproblemen.

 

Welchen Funktionsumfang der Treiber bietet, beschreibt der Beitrag im Folgenden.

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