Isolierter DC-DC Wandler für Elektrofahrzeuge
In Zusammenarbeit mit einem führenden Tier1 Zulieferunternehmen wurde ein Hochvolt (HV) DC/DC Wandler für den Betrieb von Bordelektronik und Nebenaggregaten in Elektrofahrzeugen entwickelt.
Anforderungen (Auszug):
- Eingangsspannung: 350V-850V
- Nom. Leistung: 4kW @ 13,5V
- Effizienz: 96% @ 300W – 1000W
- Bidirektionaler Leistungstransfer
Umsetzung
- Gewählte Topologie: Zweistufig bestehend aus Dual Active Bridge (DAB) und Buck/Boost
- Verwendete Tools: Schematic Capture (Cadence), LTSpice, MathCAD
- Aufgaben:
- Auslegung und Auswahl der Hardwarekomponenten
- Simulation und Schaltplanentwurf
- Thermisches Design (Hardware-Stack / PCB)
- Aufbau eines HV-Labors
- Inbetriebnahme, Test und Analyse der Muster
Ergebnisse
Bereits die ersten Prototypen erreichten einen Wirkungsgrad von knapp 95% bei 800W. Die ausgewählten Siliziumkarbid (SiC) HV-MOSFETs, sowie die LV-MOSFETs arbeiten in Verbindung mit einem guten thermischen Design bis 4kW Ausgangsleistung problemlos. Die weitere Analyse zeigte, dass eine Optimierung der Kommutierungszellen sowie die Erweiterung der DAB – Modulationsstrategie die Effizienz weiter steigern können.
