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EV 車載充電器 (OBC) の選択は、単に利用可能な最高の充電電力を選択するのではなく、車両システムのエンジニアリングによる決定です。 OBC は車両内に設置され、充電電源からの AC 電力を高電圧バッテリー用の制御された DC 電力に変換します。電力定格、AC 入力構成、DC 出力電圧範囲、効率、熱設計、通信インターフェイス、パッケージング、および安全要件はすべて、車両のプラットフォームに適合する必要があります。
EV メーカー、商用車開発者、システム インテグレーターにとって、適切な車載充電器は、充電時間、バッテリー アーキテクチャ、ターゲット市場の充電インフラストラクチャ、利用可能な設置スペース、冷却能力、コスト、長期信頼性のバランスが取れている必要があります。あるプラットフォームには 6.6 kW OBC が適している場合がありますが、別のプラットフォームには 11 kW、22 kW、または統合型 OBC/DC-DC システムがより適している場合があります。
このガイドでは、サプライヤーの選択と RFQ の前に主要な OBC 仕様を定義する方法について説明します。これにより、エンジニアリング チームと調達チームが定格電力のみに焦点を当てるのではなく、車両全体のアーキテクチャに適合する車載充電器を選択できるようになります。
バッテリー容量、目標 AC 充電時間、車両のデューティ サイクル、利用可能な充電インフラストラクチャに応じて OBC 電源を選択します。
OBC を選択する前に、AC 入力電圧と位相構成を、必要な DC 出力電圧範囲とともに確認してください。
熱管理、効率、パッケージング、IP保護、通信、診断、安全要件を車両システムレベルで評価します。
車両に高度な充電機能が必要かどうかを検討してください。 統合または双方向アーキテクチャを含む、確立されたメーカーの OBC テクノロジー。
公称 kW 定格だけで選択するのではなく、OBC を車両に適合させることができるように、サプライヤーに明確な技術仕様または RFQ を提供します。
OBC の電力定格を比較する前に、車載充電器と外部充電機器を区別することが重要です。 OBCはEVに搭載される電力変換ユニットで、EVSEは車外からAC電力と充電通信を提供します。このガイドで違いを詳しく確認できます。 オンボードEV充電とオフボードEV充電.
AC 充電中、充電ステーションは車両が受け入れることができる以上の電力を供給できる場合があります。この状況では、OBC は依然として AC 充電電力の主な制限の 1 つです。たとえば、7 kW クラスの OBC を搭載した車両を互換性のある 22 kW AC 充電ポイントに接続しても、車両は 22 kW で充電されません。車両は、OBC、バッテリー、熱条件、充電プロトコル、および制御戦略の制限内でのみ充電されます。
一般的な EV OBC の電力レベルには約 3.3 kW、6.6 kW、7 kW、11 kW、22 kW が含まれており、特定の商用車や特殊車両の用途にはより高電力のソリューションも利用できます。正しい定格は、利用可能な充電ウィンドウ内でどれだけのエネルギーをバッテリーに戻す必要があるかによって決まります。
OBC 電力レベル |
一般的な AC アーキテクチャ |
潜在的な車両用途 |
選択の考慮事項 |
|---|---|---|---|
3.3kW |
単相 |
小型バッテリープラットフォームと特殊なEV |
比較的単純な熱要件による低い充電電力 |
6.6kW/7kWクラス |
通常は単相 |
乗用EV、小型商用車、多用途EV |
充電速度、コスト、パッケージング、インフラストラクチャの互換性のバランスをとります。 |
400V級AC市場では三相が一般的 |
乗用EV、フリート、商用車プラットフォーム |
より速い AC ターンアラウンドと互換性のある三相インフラストラクチャが利用可能な場合に役立ちます |
|
22kW |
通常は三相 |
大容量バッテリーまたは高稼働率車両プログラム |
熱管理、パッケージング、車両の電気アーキテクチャに細心の注意を払う必要がある |
OBC パワーが高いほど自動的に優れているわけではありません。充電電力の増加は、コンポーネントのコスト、質量、梱包体積、冷却需要、電磁両立性、およびシステムの複雑さに影響を与える可能性があります。したがって、望ましい解決策は、不必要なシステムのオーバーヘッドを生じさせることなく、車両に必要な充電ウィンドウを満たす電力レベルである。
有用な第一段階の推定値は次のとおりです。
おおよその AC 充電時間 = バッテリーに必要なエネルギー ÷ 有効充電電力。
たとえば、約 50 kWh をバッテリーに供給する必要がある場合、理想的な計算では、6.6 kW で約 7.6 時間、11 kW で 4.5 時間となります。 OBC 効率、バッテリー温度、充電状態、バッテリー管理の制限、補助負荷、供給条件、充電制御戦略がすべてバッテリーに供給される有効電力に影響を与えるため、実際の充電時間は長くなるか異なります。
OBC の選択は充電電力だけでは行えません。充電器の DC 出力は、走行用バッテリーの動作電圧ウィンドウと一致する必要があります。車両プログラムではさまざまな高電圧アーキテクチャが使用される場合があり、OBC は充電プロセス全体を通じて必要な最小および最大のバッテリー電圧をサポートする必要があります。
仕様を作成する際、エンジニアリングチームはサプライヤーに公称バッテリー電圧と全動作電圧範囲を提供する必要があります。これにより、OBC メーカーは現実的な条件下でトポロジ、半導体の選択、効率、絶縁要件、熱挙動、制御戦略を評価できるようになります。
バッテリー容量は、どれだけのエネルギーを補充する必要があるかを決定しますが、デューティサイクルは、そのエネルギーをどれだけ早く回復する必要があるかを決定します。夜間駐車されている乗用車の EV は、より長い AC 充電時間枠を許容できる可能性がありますが、商用車両、シャトル、物流車両、または産業用 EV は、運転シフト間の迅速なターンアラウンドが必要な場合があります。
このため、11 kW 以上の出力の OBC は、低出力の充電器が技術的にバッテリーを再充電できる場合でも、一部の車両プログラムで意味のある運用価値を提供する可能性があります。逆に、ターゲットの充電インフラストラクチャが必要な AC 電力を供給できない場合、高出力 OBC を設置してもほとんどメリットがありません。
利用可能な系統電圧、AC 相、コネクタ、充電規格、インフラストラクチャは地域によって異なるため、ターゲット市場は OBC 設計の重要な部分です。ある市場向けに設計された充電器が、自動的に別の市場にも適しているとみなすべきではありません。
単相充電は多くの住宅用および軽負荷の用途で一般的ですが、三相 AC 充電はさまざまなヨーロッパおよび商用の充電環境で広く利用できます。 11 kW OBC は通常、400 V クラスの三相充電が可能な三相動作用に構成されますが、低電力 OBC は単相入力を中心に設計されることがよくあります。
OEM の選択において重要な問題は、単純に「単相か三相か?」ではなく、OBC がサポートする入力電圧と位相範囲が車両の対象市場の充電インフラストラクチャと一致するかどうかです。
電力変換によって発生する熱は、車両の熱システム内で管理する必要があります。 OBC の電力密度、動作環境、設置スペース、デューティ サイクル、および車両のアーキテクチャに応じて、設計では液体冷却、空冷、または別の熱ソリューションが使用される場合があります。
車両エンジニアは、kW 定格だけから冷却方法を指定するのではなく、冷却剤の利用可能性、入口温度、流量、周囲温度、取り付け位置、周囲の熱源、最悪の場合の充電時間を考慮する必要があります。これは、厳しい環境で稼働する商用車や特殊な EV にとって特に重要です。
統合ソリューションにより、車両内の個別のパワーエレクトロニクス モジュールの数も減らすことができます。ランドワールドが提供する 統合充電システム。 適切な車両アーキテクチャに合わせて OBC や DC/DC 変換などの機能を組み合わせることができる
車両の梱包スペースは限られているため、出力密度が重要になります。 OBC を最終的に選択する前に、最大許容寸法、取り付け方向、コネクタへのアクセス、目標重量、冷却インターフェイス、およびサービス要件を定義します。
技術的に有能な OBC であっても、車両パッケージの大規模な再設計が必要な場合には、依然として不適切な可能性があります。 RFQ の早い段階で寸法制約を提供すると、サプライヤーが標準製品を使用できるかどうか、またはカスタマイズが必要かどうかを評価するのに役立ちます。
OBC 効率は、充電損失、発熱、冷却要件、および車両全体のエネルギー性能に影響します。ただし、単一のピーク効率の数値は、動作範囲全体にわたるパフォーマンスを表すものではありません。
したがって、エンジニアリング チームは、AC 入力電圧、バッテリ電圧、充電電力、温度の代表的な組み合わせでの効率をレビューする必要があります。追加の背景については、Landworld の説明を参照してください。 オンボード充電器の効率.
必要な保護レベルは、OBC が車両のどこに取り付けられているかによって異なります。仕様では、塵、水、振動、機械的衝撃、湿度、塩分への曝露、熱サイクル、およびその他の自動車環境条件に対する耐性を定義する必要がある場合があります。
外部充電機器を対象としたエンクロージャ定格を適用する代わりに、OBC は実際の車両設置場所とプログラムの環境検証要件に従って評価される必要があります。
OBC はグリッド側と車両の高電圧システムの両方に接続された高出力スイッチング コンバータであるため、電磁両立性は開発上の主要な考慮事項です。また、設計には、異常な入力状態、過電圧、過電流、過熱、絶縁故障、その他の定義された故障ケースに対する適切な電気的保護も必要です。
適用される EMC、電気安全性、および車両認証要件は、1 つの普遍的な認証リストに依存するのではなく、対象市場と車両カテゴリに従って特定される必要があります。
車載用 OBC は独立して動作しません。通常、充電コマンド、ステータス情報、障害データ、電圧、電流、温度、診断情報を他の車両コントローラーと交換します。
サプライヤーを選択する前に、必要な CAN 通信アーキテクチャ、メッセージ セット、ボー レート、ウェイクアップ動作、診断、障害処理、BMS および VCU とのインターフェイスを定義します。必要に応じて、ソフトウェアとプロトコルのカスタマイズについては開発段階で話し合う必要があります。
必要な充電通信は、車両の市場、コネクタ システム、充電アーキテクチャによって異なります。一部のプラットフォームでは従来の AC 充電機能のみが必要な場合がありますが、他のプラットフォームではより高度なスマート充電機能または双方向機能が必要な場合があります。
したがって、OBC 自体とより広範な EV 充電エコシステムを区別することが役立ちます。この概要は、 さまざまな EV 充電タイプは、 AC 充電アーキテクチャと DC 充電アーキテクチャがどのように異なるかについての追加のコンテキストを提供します。
一部の EV プラットフォームでは、OBC を高電圧から低電圧への DC/DC コンバータと統合することで、個別のモジュールの数を減らし、パッケージを簡素化し、より集中的な熱および電気統合をサポートできます。
ただし、統合は、車両に必要な電力レベル、冗長戦略、保守性、パッケージング、熱アーキテクチャ、およびコストに基づいて評価する必要があります。 Landworld は、そのような統合製品に関するガイダンスも提供しています。 2-in-1 11 kW OBC および 3 kW DC/DC システム.
車両プログラムが V2L、V2H、または V2G などの機能をサポートすることを目的としている場合、アーキテクチャ段階で双方向電力変換を考慮する必要がある場合があります。双方向 OBC は、特定の双方向充電アーキテクチャに対して車両側の電力変換機能を提供できますが、OBC だけでは完全な V2H または V2G システムを構築できません。
車両制御、BMS 戦略、充電装置、通信プロトコル、系統相互接続要件、保護装置、地域規制がすべて関係する可能性があります。したがって、双方向機能は、完全な車両および充電システムの要件として指定する必要があります。
量産型 EV OBC は、車両のライフサイクル全体を通じて、繰り返しの電気的、熱的、機械的ストレスを受けて動作します。したがって、サプライヤーの評価には、公称仕様以上のものを含める必要があります。 OBC が温度サイクル、振動、湿度、電気的ストレス、EMC、絶縁、保護機能、および長時間動作に関してどのように検証されているかをお問い合わせください。
また、サプライヤーの自動車品質管理能力、トレーサビリティプロセス、生産テスト、変更管理プロセス、および車両レベルの検証のサポートも確認します。
OEM および商業プロジェクトの場合、保証評価は、単に保証年数を比較するのではなく、定義された動作条件、故障分析、クレーム処理、技術的対応、予備製品戦略、生産ライフサイクル、およびエンジニアリング サポートに焦点を当てる必要があります。
サプライヤーは、プロトタイプの統合、検証、パイロット生産、および量産中の技術的な質問にも対応できる必要があります。
Landworld Technology は、スタンドアロン OBC、DC/DC コンバータ、統合充電システムなど、電気自動車プラットフォーム向けの自動車パワーエレクトロニクス ソリューションを開発しています。その 車載充電器のポートフォリオは、 複数の電力レベルと車両アプリケーションをカバーします。
エンジニアリング チームが利用可能な構成を比較できるように、Landworld は専用の 車載充電器製品カテゴリ。 さまざまな車両電源アーキテクチャ向けのソリューションを備えた
お客様は、カタログの電力定格だけから OBC を選択するのではなく、入力電圧、出力電圧、通信、冷却、機械的パッケージング、環境要件、および車両アプリケーションをサプライヤーと一緒に評価できます。
適切な OBC とは、バッテリー、車両アーキテクチャ、充電環境、熱システム、および生産要件を 1 つの完全なシステムとして適合させるものです。
車両プログラムでは、コネクタ、CAN 通信、ファームウェア ロジック、機械的インターフェイス、冷却、入出力電圧範囲、保護戦略の違いが必要になることがよくあります。社内開発能力を持つサプライヤーは、標準製品を特定の車両プラットフォームに適合させる必要がある場合に、より効果的に対応できます。
Landworld は、EV アプリケーション向けのパワーエレクトロニクス技術を開発し、 モジュール式および統合型充電ソリューション。 さまざまなシステム要件に対応する
についてさらに詳しく知ることができます Landworld の会社と製造能力を確認します。 技術評価を開始する前に、
明確な初期仕様により、OBC サプライヤーは適切な製品をより迅速に特定できるようになり、不必要な技術的な反復が削減されます。 EV OBC の問い合わせでは、少なくとも次の情報が提供される必要があります。
仕様エリア |
提供する情報 |
なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
車両用途 |
乗用EV、商用EV、オフロードEV、特殊車両など |
動作環境とデューティサイクルを定義 |
バッテリーシステム |
公称電圧、最小/最大電圧、バッテリー容量 |
必要な DC 出力範囲と充電プロファイルを決定します |
充電電力 |
必要な OBC 定格電力と目標充電時間 |
電力変換要件を定義 |
AC入力 |
電圧、周波数、単相/三相要件 |
対象となる充電市場との互換性を確保 |
サーマルシステム |
冷却方法、冷媒条件、周囲温度 |
継続的な電力と信頼性に影響を与える |
コミュニケーション |
CAN、BMS/VCUインターフェース、診断、充電プロトコル |
車両統合に必要 |
機械的制約 |
最大サイズ、重量、取り付け位置、コネクタ要件 |
パッケージングの実現可能性を判断する |
プロジェクトの要件 |
試作数量、年間数量、SOP タイミング、ターゲット市場 |
商業計画および生産計画をサポートします |
これらのパラメータが明確になると、適切なパラメータを比較できます。 Landworld EV 車載充電器 または Landworld エンジニアリング チームにお問い合わせください。 車両固有の OBC 要件については、
EV 車載充電器を選択するには、6.6 kW、11 kW、または 22 kW の定格を比較するだけでは不十分です。 OBC は、完全な車両電気アーキテクチャの一部として選択する必要があります。バッテリーの電圧と容量、AC 入力条件、目標充電時間、車両のデューティ サイクル、冷却、梱包、通信、安全性、環境保護、生産要件はすべて、最終的な選択に影響します。
EV OEM および車両インテグレーターにとって、サプライヤーを選択する前にこれらのパラメーターを定義すると、サイズ超過、互換性の問題、熱の問題、パッケージングの競合、不必要な開発変更を回避できます。まだ考えられる仕様を比較している場合は、Landworld の 車載充電器の FAQ には、 EV 充電システム評価に関する追加の技術情報が記載されています。
はい、充電コネクタ、通信、電圧、その他のシステム要件に互換性がある場合に限ります。ただし、車両は 22 kW では充電されません。実際の AC 充電電力は、OBC の約 7 kW の能力と、バッテリー、熱、供給、および制御の制限によって制限されます。より高い定格の AC 充電ポイントでは、車両の OBC が設計された以上の電力を強制的に受け入れることはできません。
11 kW OBC は、一般に、約 400 V の三相充電インフラストラクチャを使用する市場で三相 AC 動作用に構成されています。ただし、正確な入力アーキテクチャは OBC の設計と対象市場によって異なります。サポートされている AC 電圧、周波数、位相構成、および電流制限を必ずサプライヤーの技術仕様で確認してください。
バッテリー容量、必要な AC 充電時間、ターゲット市場のグリッド アーキテクチャ、車両のデューティ サイクル、熱システム、実装スペース、システム コストを比較します。夜間充電が可能な場合は 6.6 kW OBC で十分ですが、互換性のある三相インフラが利用可能で車両のターンアラウンドの短縮が重要な場合は 11 kW OBC で AC 充電時間を短縮できます。
少なくとも、バッテリーの公称電圧と動作電圧、必要な充電電力、AC 入力要件、対象車両の用途、冷却条件、通信インターフェイス、設置スペース、環境要件、および予想されるプロジェクト量を提供します。より完全な車両情報により、サプライヤーはより正確な推奨を行うことができます。
統合システムは、車両プログラムが高電圧バッテリ充電と低電圧 DC 電力変換の両方を必要とする場合、および統合によってパッケージング、配線、熱管理、またはシステム コストが向上する場合に役立ちます。最終的な決定では、保守性、冗長性、電力要件、熱アーキテクチャ、および車両レベルの設計制約を考慮する必要があります。
いいえ。高出力 OBC は AC 充電時間を短縮する可能性がありますが、コスト、冷却需要、パッケージング要件、システムの複雑さも増加する可能性があります。ターゲットの充電インフラストラクチャが追加の AC 電力を提供できない場合、定格を高くしても実用的なメリットはほとんどない可能性があります。最適な OBC は、車両の実際の充電および動作要件に合わせたサイズのものです。
