Murata Sicherheits-Keramikkondensatorlösungen für EV-Antriebe

1. Einleitung

Elektrofahrzeuge (EVs) haben das Problem der langen Ladezeiten und der geringen Reichweite, was für eine breite Akzeptanz ein Problem darstellt.
Um diese Probleme zu lösen, werden die Gewichtsreduzierung der Fahrzeuge und die Erhöhung der Batteriespannung immer beliebter.
Murata verfügt über ein breites Angebot an kompakten Hochspannungskomponenten, die diesen technologischen Trends gerecht werden.
Unser Angebot an Sicherheitskondensatoren wird in diesem technischen Artikel vorgestellt.

2. xEV und Sicherheitskondensatoren

Sicherheitskondensatoren sind in EVs weit verbreitet.
Die Hauptanwendungen für EV sind OBC (On Board Charger), Traktionswechselrichter und DC-DC-Wandler. Sicherheitskondensatoren werden in diesen Anwendungen als Gleichtakt-Rauschfilter und zur Isolierung verwendet.
Die folgende Abbildung zeigt eine typische EV-Schaltung. Die rot hervorgehobenen Kondensatoren erfordern eine Sicherheitszertifizierung.

Applications requiring safety capacitors - EV charging technology
Abbildung 1: Anwendungen, die Sicherheitskondensatoren erfordern - EV-Ladetechnik

3. Sicherheitskondensatoren Lösung

Wir haben unser Angebot an Sicherheitskondensatoren der Klasse IEC60384-14 X1/Y2, die nach AEC-Q200 zertifiziert sind, kontinuierlich erweitert und dabei unsere langjährige Erfahrung und Spitzentechnologie auf dem Automobilmarkt genutzt.

Bild der DE6-Serie
Abbildung 2: IEC60384-14 X1/Y2 Class Certified DE6 Serie

Bei der DE6-Serie handelt es sich um nach Sicherheitsstandard zertifizierte Scheiben-Keramikkondensatoren für die Durchsteckmontage. Diese Serie ist für 300 Vac, 1000 Vdc mit einem Kapazitätswertbereich von 100 pF bis 4,7 nF ausgelegt. Und sie ist zertifiziert nach IEC60384-14 Klasse X1/Y2.
Im Vergleich zu Folienkondensatoren ist diese Serie kleiner und eignet sich für den Betrieb bei hohen Temperaturen.

Bild der KCA-Serie
Abbildung 3: Platzsparende, hochkapazitive KCA-Serie

Die KCA-Serie ist ein keramischer Vielschichtkondensator mit Metallanschlüssen. Im Vergleich zu den herkömmlichen Sicherheitskondensatoren hat diese Serie eine sehr kleine Baugröße, was Platz bei der Montage spart.
Die KCA-Serie ist ein sicherheitszertifizierter Kondensator und kann im Reflow-Verfahren hergestellt werden, was die Designflexibilität und Produktivität erhöht.
Darüber hinaus tragen Merkmale wie der niedrige ESR-Wert (äquivalenter Serienwiderstand) und die niedrige ESL-Induktivität (äquivalente Serieninduktivität) von Keramik-Vielschichtkondensatoren erheblich zur Rauschunterdrückung bei.
Es handelt sich um einen IEC60384-14-zertifizierten Sicherheitskondensator der Klasse X1/Y2 mit einer Nennspannung von 250 Vac, 1000 Vdc und einem Kapazitätswertbereich von 100 pF bis 10 nF.

Diagramm der ESL- und ESR-Eigenschaften der Serien DE6 und KCA
Abbildung 4: ESL- und ESR-Eigenschaften der Serien DE6 und KCA
Bild der Struktur eines Metallanschlusses, der mit einer externen Elektrode eines Chips verbunden ist
Abbildung 5: Struktur einer Metallklemme, die mit einer externen Elektrode eines Chips verbunden ist

Einer der Hauptvorteile der Wahl eines Keramik-Vielschichtkondensators mit Metallanschlüssen besteht darin, dass die elastische Wirkung der Metallanschlüsse die Belastung des Keramikelements erheblich reduziert.
Es hat sich bestätigt, dass die KCA-Serie selbst dann nicht bricht, wenn die Durchbiegung des Substrats im Substrat-Biegewiderstandstest 6 mm erreicht, und der Lötriss ist selbst nach 2.000 Zyklen im Temperaturzyklustest* nicht aufgetreten. Auch das Risiko eines Versagens aufgrund von Vibrationen ist geringer.

*Die Produktgarantie weicht von den Testbedingungen auf der Grundlage des AEC-Q200 um eine Durchbiegung von 5 mm bzw. 1000 Zyklen ab.

4. Neue Serie von sicherheitszertifizierten Kondensatoren für die Automobilindustrie

Wir stellen ein neues Produkt vor, die EVA-Serie.
Bei der EVA-Serie handelt es sich um einen nach Sicherheitsstandard zertifizierten Keramikkondensator für die Oberflächenmontage in Harzform. Er ist mit dem 800-V-Hochspannungsbatteriesystem von xEV kompatibel. Er verfügt über eine hohe Nennspannung von 1500 Vdc und eine Kriechstrecke von 10 mm.
Dieses neue Produkt behält die Vorteile der Oberflächenmontage, der geringen Größe und der niedrigen ESL-Eigenschaft der KCA-Serie bei und erreicht gleichzeitig die von den Sicherheitsstandards für Hochspannungssysteme geforderte lange Kriechstrecke.
Die EVA-Serie ist ein IEC60384-14-zertifizierter Kondensator der Klasse X1/Y2 mit einer Nennspannung von 305 Vac, 1500 Vdc und einem Kapazitätswertbereich von 100 pF bis 4,7 nF.

Weitere Informationen finden Sie in der Rubrik Produkt- und Veranstaltungsnachrichten weiter unten.

Bild der Sicherung 10mm für Kriech- und Luftstrecke (außen gebogenes Teil)
Abbildung 6: Sicherung von 10 mm sowohl für die Kriech- als auch für die Luftstrecke (außerhalb des gebogenen Teils)
Diagramm der ESL- und ESR-Eigenschaften der Serien DE6 und KCA
Abbildung 7: ESL- und ESR-Eigenschaften der Serien DE6 und KCA

5. Schlussfolgerung

Sicherheitszertifizierte Kondensatoren sind wesentliche Komponenten für xEV-Systeme, um EMI zu reduzieren und Blitzüberspannungen zu widerstehen.
Die in diesem Artikel vorgestellten sicherheitszertifizierten Kondensatoren sind neue Lösungen, die die Erwartungen von Elektrofahrzeugen erfüllen.

Tabelle: Überblick über das Murata Sicherheitskondensator-Portfolio
 

EVABild der EVA-Serie

KCABild der KCA-Serie

DE6 Bild der DE6-Serie

Montagemethode

SMD

SMD

THD

Größe

12,7 × 6,0 mm

6,1 × 5,1 mm

6,0 - 12,0 mm

DC Nennspannung

1500 Vdc

1000 Vdc

1000 Vdc

Kapazitätswert

100 pF - 4,7 nF

100 pF - 10 nF

100 pF - 4,7 nF

IEC60384-14
Sicherheitsstandard Zertifizierung

Y2: 305 Vac (r.m.s.)
X1: 305 Vac (r.m.s.)

Y2: 250 Vac (r.m.s.)
X1: 250 Vac (r.m.s.)

Y2: 300 Vac (r.m.s.)
X1: 440 Vac (r.m.s.)

Kriechstrecke

Mindestens 10 mm.

Mindestens 4 mm.

7,5 mm min.

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