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8 Elektronik automot ive ElEktromobilität wird das Konzept des HVCBs in der Schaltstufe mit Hochleistungshalbleitern der neuesten SiC-Generation von Rohm einer galvanischen Trennung der Messkanäle hochpräzisen Shunts neuen Optokopplern sowie sämtlichen Schutzbauteilen von Vishay Dazu kommt die Ansteuerung über einen Aurix-Mikrocontroller der zweiten Generation von Infineon Für Schaltungen bis zu 40 kW Mit Rohms 1200-V-SiC-MOSFETs im SMD-Gehäuse und einer genau abgestimmten Ansteuerung über einen SiC-Gate-Treiber ist der HVCB in der Lage Leistungen bis zu 40 kW zu schalten Statisch betrachtet erreicht die dabei entstehende Verlustleistung circa 15 W Die dadurch entstehende Wärme kann bei Raumtemperatur 25°Cpassiv abgeleitet werden Damit übertrifft das Konzept die Anforderungen von Premium-OEMs Die Werte vom dynamischen Schaltverhalten werden noch labortechnisch ermittelt Der HV-Schalter verfügt über einen Vorladepfad mit dem kapazitive Lasten über einen SiC-MOSFET zwei in Reihe geschaltete Vorladewiderstände und einem implementierten Pre-Charge-Modus 25 ms und 250 ms vorgeladen werden können Hierbei überprüft der HVCB nach den vorgegebenen Zeiten ob entsprechende Spannungsschwellen erreicht worden sind um somit einen möglichen Überstrom beim Einschalten zu verhindern Zusätzlich zu den fest verbauten Vorladewiderständen können parallel ebenfalls externe Vorladewiderstände über zwei Buchsen angeschlossen werden Dies macht es möglich den Vorladewiderstand abhängig von der kapazitiven Last anzupassen Die Ansteuerung der Haupt-MOSFETs ist über den galvanisch getrennten SiC-Treiber BM61S41RFV von Rohm realisiert Der Vorlade-MOSFET wird über einen galvanisch getrennten Optokoppler mit Phototransistorausgang angesteuert Der maximale Laststrom des Schalters kann entweder über den Mikrocontroller oder im Standalone-Betrieb individuell über zwei Drehschalter eingestellt werden Für sicherheitsrelevante Automotive-Anwendungen Bei der Auswahl der verwendeten Komponenten wird auf Innovation Robustheit und Spannungsfestigkeit besonderer Wert gelegt Die Powerstage verfügt über zwei hochpräzise Shunts von Vishay die sich durch ihre äußerst genaue Messung des Batteriestroms auszeichnen Um auch einen möglichen Stromrückfluss messen zu können wird die Messung bidirektional ausgeführt Die Signale der Stromund Spannungsmessung werden galvanisch getrennt übertragen Floating Measurement durch Messsignalverstärker aufbereitet und digital an den Mikrocontroller weitergegeben Der HV-Schalter agiert dadurch »intelligent« Die galvanische Trennung zur 12-V-Seite übernehmen die neuen linearen Automotive Optokoppler VOA300 von Vishay Diese zeichnen sich durch einen großen Kopplungsfaktor und hohe Bandbreite aus sind nach Jedec-Standard J-STD-020 Reflowlötbar und bilden eine sehr kostengünstige und störunanfällige Lösung Der zuvor erwähnte Optokoppler mit Phototransistorausgang ist Vishays VOMA617A Acht Hochspannungs-MLCCs von Vishay von denen jeweils zwei in Reihe geschaltet sind realisieren auf der HV-Seite eine Impedanzkopplung der Spannungsversorgung sowohl der Messsignalverstärker als auch des SiC-Treibers und der Optokoppler Dadurch wird die hohe Gleichspannung der Hochspannungsseite von der Niederspannungsseite entkoppelt und ermöglicht dennoch die Versorgung der Komponenten auf der Hochspannungsseite Diese Versorgung beinhaltet eine Push-Pull-Treiberstufe mit 50 kHz Da der HVCB nahe an der jeweiligen Last platziert wird fallen die Leitungsinduktivitäten niedrig aus Dennoch verfügt der HVCB nun über einen pa rallelen Snubber-Kreis um Spannungsspitzen beim Schalten dieser induktiven Last zu verhindern Ein Schalten von großen induktiven Lasten wie Motoren ist bisher nicht vorgesehen Das Aurix-Board wird über eine Kabelverbindung I²Cangeschlossen und kann nach erfolgreicher Verbindung über eine Bild 1 Die Vorderseite a und die Rückseite b des überarbeiteten High Voltage Circuit Breakers Bild Rutronik ABU a b