OBC（搭載充電器）とは何ですか？電気自動車充電の包括的なガイド

電気自動車（EV）は、私たちが輸送について考える方法に革命をもたらし、従来の車両に代わる環境に優しい効率的な代替品を提供しています。ただし、EVの所有権の重要な側面の1つは、これらの車両がどのように充電されるか、それを可能にする技術を理解することです。このシステムのコアには、電気をバッテリーの使用可能なエネルギーに変換する重要なコンポーネントであるOBC（搭載充電器）があります。

導入

電気移動度への世界的なシフトは、温室効果ガスの排出を削減し、化石燃料への依存を最小限に抑え、再生可能エネルギー源を受け入れる必要性によって推進されています。 EVがより一般的になるにつれて、充電システムを理解する必要があります。

EVを充電するには、それをアウトレットに接続する以上のものが含まれます。グリッドから電力を車両のバッテリーを使用できる形式に変換するための洗練されたメカニズムが必要です。OBC（搭載充電器）このメカニズムです。

このガイドは、EV OBCの機能、EVSに不可欠な理由、およびそれが外部充電器とどのように比較されるかについての洞察を提供し、EVの充電ニーズについて情報に基づいた決定を下すための知識を備えています。

OBC（搭載充電器）とは何ですか？

OBC（搭載充電器）は、充電プロセスを容易にする電気自動車（EV）に統合された重要なコンポーネントです。 EV OBCの主な機能は、標準的なホームアウトレットや公共充電ステーションなど、外部電源（DC）などの外部電源（DC）から交互の電流（AC）を変換することです。電気自動車のバッテリーはDC電源のみを保管および使用できるのに対し、電気コンセントなどのほとんどの電源はAC電源を供給するため、この変換が必要です。

EV OBCの重要な機能：

1。電力変換：
EV OBCは、入ってくるAC電力をグリッドから車両のバッテリーで使用できるDC電源に効率的に変換します。このプロセスにより、車両のバッテリーが貯蔵に適したタイプの電力を受け取ることが保証されます。この変換の効率は、充電プロセス中のエネルギー使用量を最大化し、廃棄物を最小化するために重要です。

2。充電管理：
EV OBCは、電力を変換するだけではありません。また、充電プロセス自体も管理します。バッテリーに供給される電流と電圧の量を調整し、バッテリーが安全かつ効率的に充電されるようにします。この規制は、不適切な充電による損傷を回避し、バッテリーがピーク性能で動作するようにするのに役立ちます。

3。バッテリー保護：
EV OBCは、充電プロセス中にバッテリーを保護する責任もあります。温度や電圧などの要因を監視して、過充電や過熱を防ぎ、バッテリーの寿命を減らす可能性があります。この機能により、バッテリーが制御された環境で充電され、寿命が延長され、最適なパフォーマンスが維持されます。

EV OBCがなければ、EVはこれらの機能を実行するためにかさばる外部充電器を必要とするため、充電プロセスは車両の設計にはるかに便利で統合されません。 OBCは、電気自動車の利便性と機能性に不可欠なシームレスで車両内の充電を可能にします。

OBCはどのように機能しますか？

オンボード充電器（OBC）は、電気自動車（EV）の重要なコンポーネントであり、外部電源と車両のバッテリーの間の仲介者として機能します。 OBCは、車両がバッテリーを安全かつ効率的に充電するために必要な適切なタイプと量の電力を受け取ることを保証します。 OBCがどのように機能するかについての詳細な見方は次のとおりです。

機内充電器は、さまざまな機能を備えた電気自動車で重要な役割を果たしており、BMS（バッテリー管理システム）および車両監視システムと通信することが重要です。高速ネットワークを介してBMSと対話することができ、BMSの指示に従って電力バッテリーの状態に最も適した電流および電圧パラメーターを動的に出力し、バッテリーの最適な充電モードを選択できます。パック。充電プロセス中、BMSは主に、電源バッテリーパックの電圧、電流、温度、および接続ステータスを監視して、バッテリーを制御および保護します。高速缶ネットワークを介して車両監視システムと通信し、独自の作業ステータス、作業パラメーター、障害アラーム情報をアップロードし、充電または充電を開始するためのコントロールコマンドを受け入れます。さらに、完全なセキュリティ保護機能もあります。たとえば、AC入力の過電圧保護、AC入力アンダーボルテージアラーム、AC入力オーバー電流保護、DC出力オーバー電流保護、DC出力短絡保護、出力ソフトスタート、電流ショック防止、火炎遅延などこれらの機能は、充電中にバッテリーを保護し、過熱、過充電、短絡などの危険な状況の発生を防ぎ、バッテリーの安全で安定した動作を確保します。オンボードOBCは、AC入力ポート、パワーユニット、コントロールユニット、低電圧補助ユニット、DC出力ポートなど、複数の部品で構成されています。 AC入力ポートは、電源グリッドからAC電源を受信する責任があり、通常、7つのピンポートと3種類の接続があります。標準の入力インターフェイスは、220Vの電力周波数単相入力電圧を採用し、電源が必要な場合は、380V入力を実現するために2つの予備ピンを有効にすることもできます。

充電エネルギーの伝送チャネルとして、パワーユニットには主に電磁干渉抑制モジュール、整流器モジュール、力率補正モジュール、フィルターモジュール、フルブリッジ変換モジュール、DC出力モジュールが含まれます。コントロールユニットの協力により、入力電力周波数交互電流は、電力バッテリーシステムが受け入れることができる適切な電圧に適した直接電流に変換されます。コントロールユニットは、オンボード充電器のコア部分であり、スイッチングデバイスを介したパワーユニットの変換プロセスを制御し、閉ループ制御を介して変換機能を正確に完成させ、保護機能を提供します。主に、一次サイド検出および保護モジュール、過電流検出および保護モジュール、オーバー電圧/電圧モニタリングおよび保護モジュールおよびDSPメインコントロールモジュールが含まれます。低電圧補助ユニットは、コントロールユニットの電子機器に低電圧電源を提供し、システムと外の世界との間の接続を実現します。主に、CAN通信モジュール、補助電源モジュール、およびヒューマンコンピューターインタラクションモジュールが含まれます。 DC出力ポートは、低電圧補助電源の正と負の極の2つのピン、高電圧充電回路の正と負の極の2つのピン、地面の2つのピンを含む、DC出力ポートをバッテリーに提供する責任があります。 、通信ラインCanhとCanl（シールドできます）、および充電リクエスト信号ライン。

ボード充電器の種類

すべてのOBCが平等に作成されるわけではありません。さまざまなEVモデルには、意図した使用と充電インフラストラクチャに基づいて、特定のタイプのOBCが装備されています。

一般に、ボード上の充電器は、一方通行のオンボード充電器、双方向オンボード充電器、統合されたオンボード充電器に分けることができます。

・uni-directionオンボード充電器）：電力は一方向に流れ、一般に高周波スイッチング電源技術を使用して、トポロジーは単一段階の構造と2段階構造に分割されます。充電関数のみ。

・bi-方向オンボード充電器）：電力は両方向に流れ、主に2段階の変換構造を使用します。これは、双方向AC-DCコンバーターと双方向DC-DCコンバーターで構成されます。充電関数とインバーター機能の両方があります。

・電力は両方向に流れ、主に双方向AC-DCコンバーターと双方向DC-DCコンバーターで構成される2段階変換構造を使用します。充電関数とインバーター機能の両方があります。

・v2l（装備インバーター機能：オンボード電源バッテリーから電力を供給し、双方向のオンボード充電器、AC充電ポート、特別なV2L ACソケットボードを介して220VAC AC電力を地上の電気機器に提供します。

・V2G（ビークルツーグリッド）インバーター機能：オンボード電源バッテリーから電力を供給し、双方向のオンボード充電器、AC充電ポート、グランドAC充電用のパイルを介して電源グリッドに接続します。

・統合されたオンボード充電器：obc、DC-DC、 PDUANDその他のオンボード電源統合：OBC+DC-DC2-IN-1統合

・モーター、電子制御、還元剤 Equal Electric drive + On-Board Power Integration：オールインワン統合。

電気自動車でOBCを使用することの利点

OBC（搭載充電器）を電気自動車（EV）に統合すると、EVの全体的な体験を向上させる多くの利点があります。 OBCを使用することの重要な利点は次のとおりです。

1。利便性：

OBCを使用すると、EV所有者は、追加の外部機器を必要とせずに、標準の電力アウトレットまたは専用のEV充電器から車両を充電できます。この組み込みソリューションは、余分な充電装置を運ぶことや特殊な充電ステーションを見つけることの手間を排除し、自宅や外出中に車両を簡単に充電できます。

2。効率：

OBCは、変換プロセス中の交互の電流（AC）から直接電流（DC）へのエネルギー損失を最小限に抑えます。エネルギーの効率的な移動を確保することにより、電気の使用を最適化し、より速く、より効果的な充電を可能にし、時間とお金の両方を節約できます。

3。安全性：

最新のOBCには、過充電、過熱、短絡に対する保護など、高度な安全機能が装備されています。これらの組み込みの保護ガードは、バッテリーと車両の電気システムの安全性を確保し、充電プロセス中の損傷のリスクを軽減します。

4。ポータビリティ：

組み込みシステムとして、OBCはかさばる外部充電デバイスを運ぶ必要性を排除します。この合理化されたセットアップにより、EVがよりユーザーフレンドリーになり、心配するコンポーネントが少なくなります。

5。柔軟性：

OBCは、さまざまな充電基準と互換性があり、自宅、公共の充電ステーション、職場の充電器など、さまざまな場所でEVが充電できるようにします。この柔軟性は、EVを所有することの利便性を高めます。

6。コスト削減：

高価な外部充電器への依存を減らすことにより、特に住宅充電セットアップのために、OBCはEVの所有者が前払いと長期コストを節約するのに役立ちます。充電プロセスを簡素化し、特殊な充電装置の必要性を排除します。

最新のOBCの主要な機能

最新のEV OBCは、電気自動車使用者の進化するニーズを満たすように設計されています。いくつかの傑出した機能には次のものがあります。

• 高効率：現在、多くのOBCは95％を超える効率率を達成し、エネルギー廃棄物を削減しています。
• コンパクトで軽量のデザイン：高度な材料と設計により、OBCはかさばりにくくなり、車両の効率に貢献します。
• スマートチャージ：アプリやスマートホームシステムとの統合により、ユーザーは充電セッションをスケジュールして監視できます。
• 熱管理システム：組み込みの冷却メカニズムは過熱を防ぎ、信頼できるパフォーマンスを確保します。
• 広い電圧範囲：複数の電圧レベルのサポートにより、さまざまな電力基準を持つさまざまな領域で充電できます。

OBC対外部充電器：違いは何ですか？

EV充電インフラストラクチャを理解するためには、OBC（ボード充電器）と外部充電器の区別が不可欠です。

OBCは日常の充電に最適ですが、外部充電器は公共局での迅速な充電によく使用されます。

OBCを維持するためのヒント

オンボード充電器（OBC）の維持は、その効率、信頼性、および寿命を確保するために不可欠です。これらのヒントに従って、OBCを最適な状態に保ちます。

1.互換性のある充電器を使用します

メーカーが概説した仕様を満たす電源と充電器を使用して、常にEVを請求してください。互換性のない充電器を使用すると、OBCに負担をかけ、車両の電気システムに損傷を与える可能性があります。

2。定期的に検査します

物理的な損傷、汚れ、または腐食については、充電ポートとケーブルを定期的に確認してください。ポートを穏やかに清掃して、適切な電気接触を確保し、破片や摩耗によって引き起こされる充電の中断を防ぎます。

3。充電挙動を監視します

車両の充電挙動に注意を払ってください。ダッシュボードに表示される充電時間の遅い、奇妙なノイズ、エラーコードなどの異常な兆候は、注意が必要なOBCの問題を示している可能性があります。

4.更新をインストールします

製造業者が提供する最新のソフトウェアでOBCファームウェアを更新してください。多くの場合、更新には、パフォーマンスの強化、新機能、既知の問題の修正が含まれます。

5。専門家に相談してください

OBCに関する修理や懸念については、認定されたEV技術者に相談してください。複雑な電気部品を自分で修正しようとすると、さらなる問題や無効保証につながる可能性があります。

オンボードOBC用の電源デバイスの選択

オンボード充電器OBCは、電気自動車の充電電力と効率を決定する重要なコンポーネントの1つであり、シリコンベースの高電圧MOSFETやIGBT、SIC SBD、SICモスフェットなどのパワー半導体は、実現する重要なコンポーネントです。 OBCの直接電流と交互の電流の変換。

シリコン炭化物のモスフェット、シリコンスーパージャンクションモスフェット、IGBTの比較

SIC MOSFETは、PFC、プライマリサイドDCDC、およびセカンダリサイド整流（双方向）で利用でき、800VDCバッテリーシステムに推奨されます。このテクノロジーは、IGBTまたはシリコンの超接続MOSFETと比較して、最高の効率と電力密度を達成します。 SIC MOSFETを使用する多くのデザインの中で、ハイブリッドソリューションが存在する場合があります。IE、IGBT、またはシリコンスーパー接合MOSFETは、OBCの一部の電力段階にも使用される場合があります。

1. 400VDCバッテリーシステムでは、従来のステップアップまたはスタッガードブーストトポロジを使用すると、SIC MOSFETの効率を0.2％-0.5％増加させることができます。プライマリサイドDCDCまたはセカンダリーサイド整流（双方向）に使用すると、電力密度と効率を改善できます。シリコン炭化物MOSFETは、熱負荷を減らすために効率が重要な高電力レベルで使用される場合、さらに大きな利点をもたらす可能性があります。

2。800VDCバッテリーシステムに1200V SIC MOSFETを使用し、400VDCバッテリーシステムに650V SIC MOSFETを使用することをお勧めします。 Totem Pole PFCSを使用する場合、炭化シリコンMOSFETテクノロジーは、バッテリー電圧に推奨されるソリューションです。

3。 シリコンスーパージャンクションMOSFETは、PFC、プライマリサイドDCDC、および二次側整流（双方向）で利用できます。シリコンスーパージャンクションMOSFETは、従来のブースト、ブリッジレスブースト、ウィーン整流器の設計においてPFCに適していますが、トーテムポールPFCSで使用する場合は同様ではありません。ハードスイッチングトーテムポールPFCの欠点は、身体ダイオードの逆回復損失と連続伝導モードで動作できないことです。 IGBTと比較して、シリコンの超接続MOSFETのスイッチング速度と効率が高くなっています。 400VDCの公称電圧を持つOBCセルの場合、650Vシリコン超接続MOSFETは、双方向設計における一次および二次整流に最適です。

IGBTにはボディダイオードが組み込まれていないため、内部にダイオードをパッケージ化するか、外部ダイオードを並行して接続する必要があります。ハイブリッドIGBTには、パッケージにシリコンカーバイドダイオードが含まれています。

1. PFCの場合、IGBTはほとんどのトポロジーで使用でき、他の手法が「高速」チューブに使用されていても、トーテムポールPFCの「低速」チューブに使用できます。プライマリサイドDCDC変換のコストを検討する場合、IGBTは電力レベルが低い設計で使用できます。

2.シリコン超接続MOSFETまたは炭化シリコンモスフェットと比較して、スイッチング速度と低い効率が設計の許容範囲内にある必要があります。 IGBTは、低電力双方向設計での二次側整流にも使用できますが、高い切り替え損失のために一般的には使用されません（シリコンの超接続または炭化シリコンMOSFETと比較して）。

3.シリコンダイオードと炭化シリコンダイオードの比較：シリコンダイオードは、400VバッテリーシステムのOBC PFCステージとセカンダリサイド整流（単方向設計）に使用できます。炭化シリコンダイオードは、電力密度が高く、電圧評価が高く、逆回復損失がないため、800Vのバッテリーシステムに最適です。 SICダイオードは、効率を向上させるために低電圧で動作することもできます。

結論

OBC（搭載充電器）は、電気自動車技術の基礎であり、効率的で安全なバッテリー充電を可能にします。エネルギーの流れを変換、調節、監視する能力により、EVの所有者は毎日の使用と長い旅のために車両に頼ることができます。

エネルギー効率を改善するには、WBGパワーデバイスなどの新しい半導体材料の助けが必要です。たとえば、自動車産業の双方向OBCは、V2Gなどの革新的なグリーンエネルギーユースケースをサポートしながら、電力効率の改善、サイズの削減、重量の削減、全体的なコストの削減など、アプリケーションでの新しい材料の利点を組み合わせています。 OBCおよびサポートテクノロジーの世界有数のサプライヤーとして、Pumbaa EVは顧客と協力して、より環境に優しくより持続可能な未来を創造しています。

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