Murata Safety Ceramic Capacitor Solutions for EV Powertrains (Solutions de condensateurs céramiques de sécurité pour les groupes motopropulseurs des véhicules électriques)

03/11/2024

1. Introduction

Les véhicules électriques (VE) sont confrontés à des problèmes de temps de charge longs et d'autonomie réduite, ce qui constitue un défi pour leur adoption à grande échelle.
Afin de résoudre ces problèmes, la réduction du poids des véhicules et l'augmentation de la tension des batteries sont de plus en plus populaires.
Murata dispose d'une large gamme de composants électroniques haute tension et compacts qui répondent à ces tendances technologiques.
Notre gamme de condensateurs de sécurité est présentée dans cet article technique.

2. xEV et condensateurs de sécurité

Les condensateurs de sécurité sont largement utilisés dans les véhicules électriques.
Les principales applications des VE sont le chargeur embarqué (OBC), l'onduleur de traction et le convertisseur DC-DC. Les condensateurs de sécurité sont utilisés dans ces applications comme filtre de bruit en mode commun et comme isolation.
La figure suivante montre un circuit EV typique. Les condensateurs surlignés en rouge nécessitent une certification de sécurité.

Figure 1 : Applications nécessitant des condensateurs de sécurité - Technologie de charge des véhicules électriques

3. Condensateurs de sécurité Solution

Nous élargissons continuellement notre gamme de condensateurs de sécurité certifiés IEC60384-14 X1/Y2 conformément à la norme AEC-Q200, en mettant à profit notre expérience et notre technologie de pointe acquises au fil de nombreuses années sur le marché de l'automobile.

Image de la série DE6 — Figure 2 : Certification IEC60384-14 X1/Y2 pour la série DE6

La série DE6 est constituée de condensateurs céramiques à disque de type plomb, certifiés conformes aux normes de sécurité et destinés à être montés dans des trous traversants. Cette série est prévue pour 300 Vac, 1000 Vdc avec une gamme de valeurs de capacité de 100 pF à 4,7 nF. Elle est certifiée IEC60384-14 classe X1/Y2.
Par rapport aux condensateurs à film, cette série est plus petite et peut fonctionner à haute température.

Image de la série KCA — Figure 3 : Série KCA à haute capacité et à faible encombrement

La série KCA est un condensateur céramique multicouche à bornes métalliques. Par rapport aux condensateurs de sécurité conventionnels, cette série a une taille très réduite, ce qui permet d'économiser de l'espace de montage.
La série KCA est un condensateur certifié pour la sécurité et peut être refondue, ce qui peut augmenter la flexibilité et la productivité de la conception.
En outre, les caractéristiques telles que la faible ESR (résistance série équivalente) et la faible ESL (inductance série équivalente) des condensateurs céramiques multicouches contribuent grandement à la suppression du bruit.
Il s'agit d'un condensateur de sécurité certifié IEC60384-14 X1/Y2 avec une tension nominale de 250 Vac, 1000 Vdc et une gamme de valeurs de capacité de 100 pF à 10 nF.

Graphique des caractéristiques ESL et ESR des séries DE6 et KCA — Figure 4 : Caractéristiques ESL et ESR des séries DE6 et KCA

Image de la structure d'une borne métallique reliée à une électrode externe d'une puce — Figure 5 : Structure d'une borne métallique reliée à une électrode externe d'une puce

L'un des principaux avantages du choix d'un condensateur céramique multicouche à bornes métalliques est que l'action élastique des bornes métalliques réduit considérablement la contrainte exercée sur l'élément céramique.
Il est confirmé que la série KCA ne s'est pas rompue même lorsque la déviation du substrat a atteint 6 mm lors de l'essai de résistance à la flexion du substrat, et que la fissure de soudure ne s'est pas produite même après 2 000 cycles lors de l'essai de cycle de ^{température*}. Le risque de défaillance dû aux vibrations est également réduit.

*La garantie du produit diffère des conditions d'essai basées sur l'AEC-Q200 par une déflexion de 5 mm et 1000 cycles, respectivement.

4. Nouvelle série de condensateurs certifiés pour l'automobile

Nous présentons un nouveau produit, la série EVA.
La série EVA est un condensateur céramique à montage en surface en résine moulée, certifié conforme aux normes de sécurité. Il est compatible avec le système de batterie haute tension de 800 V du xEV. Il présente une tension nominale élevée de 1500 Vdc et une distance de fuite de 10 mm.
Ce nouveau produit conserve les avantages du montage en surface, de la petite taille et de la faible ESL de la série KCA, tout en assurant la longue ligne de fuite exigée par les normes de sécurité pour les systèmes à haute tension.
La série EVA est un condensateur certifié IEC60384-14 X1/Y2 avec une tension nominale de 305 Vac, 1500 Vdc et une gamme de valeurs de capacité de 100 pF à 4,7 nF.

Pour plus de détails, voir la section sur les produits et les événements ci-dessous.

Les MLCC compacts à distance de fuite étendue soulignent l'expertise de Murata en matière de technologie des composants passifs

Image de la fixation 10 mm pour la ligne de fuite et la distance de dégagement (extérieur de la partie pliée) — Figure 6 : Fixation de 10 mm pour la ligne de fuite et la distance de dégagement (à l'extérieur de la partie pliée)

5. Conclusion

Les condensateurs certifiés de sécurité sont des composants essentiels pour les systèmes xEV afin de réduire les interférences électromagnétiques et de résister aux surtensions dues à la foudre.
Les condensateurs certifiés de sécurité présentés dans cet article sont de nouvelles solutions qui répondent aux attentes des VE.

Tableau : Aperçu de la gamme de condensateurs de sécurité Murata
	EVA	KCA	DE6
Méthode de montage	SMD	SMD	THD
Taille	12,7 × 6,0 mm	6,1 × 5,1 mm	6,0 - 12,0 mm
Tension nominale DC	1500 Vdc	1000 Vdc	1000 Vdc
Valeur de la capacité	100 pF - 4,7 nF	100 pF - 10 nF	100 pF - 4,7 nF
IEC60384-14 Certification des normes de sécurité	Y2 : 305 Vac (r.m.s.) X1 : 305 Vac (r.m.s.)	Y2 : 250 Vac (r.m.s.) X1 : 250 Vca (r.m.s.)	Y2 : 300 Vac (r.m.s.) X1 : 440 Vac (r.m.s.)
Distance de fuite	10 mm min.	4 mm min.	7,5 mm min.