Dr. Florian Weyland, van Vishay Intertechnology, besprak de noodzaak van strengere eisen voor veiligheidscondensatoren die worden gebruikt bij het opladen van elektrische voertuigen (EV's), en schetste enkele van de methoden die worden gebruikt om problemen te voorkomen.

 

“Veiligheidscondensatoren, ook wel bekend als ontstoringscondensatoren, zijn permanente onderdelen van voedingspacks en voedingen… (en) worden ook steeds meer gebruikt in de automobielindustrie door de elektrificatie van voertuigen en hun steeds hogere voedingsspanningen, wat nieuwe eisen noodzakelijk maakt,” merkte Weyland op.

 

De vraag naar elektrische voertuigen is de afgelopen jaren toegenomen, zowel hybride als volledig elektrische voertuigen. “Wetgevers stimuleren deze trend met voorwaarden voor het verminderen van kooldioxide-uitstoot. Het gebruik van elektromotoren vereist het vervangen van klassieke brandstoffen zoals benzine of diesel door elektrochemische energieopslagsystemen zoals batterijen. Zoals bekend worden batterijen niet opgeladen bij het benzinestation, maar in plaats daarvan bij een stopcontact of een laadstation met gelijkspanning. Hiervoor heeft het voertuig laadelektronica nodig, ook wel on-board chargers (OBC's) genoemd, met de juiste AC/DC-conversie,” verklaarde hij.

 

Net als bij opladers en voedingen voor mobiele telefoons zijn de eisen voor veiligheidscondensatoren voor EV's anders, waardoor speciale, voor de automobielsector goedgekeurde veiligheidscondensatoren moeten worden gebruikt voor OBC's.

Veiligheidscondensatoren moeten worden getest en gecertificeerd door een officiële instantie en zijn onderworpen aan de norm IEC 60384-14.

“Veiligheidscondensatoren leiden hoogfrequente stoorsignalen — elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequente interferentie (RFI) — af naar de chassisaarde of de neutrale geleider, waardoor deze interferentie wordt kortgesloten. Het verminderen van EMI zorgt voor elektromagnetische compatibiliteit (EMC). Daarnaast moeten veiligheidscondensatoren te hoge spanningen aan de voedingszijde onderscheppen, om koppeling in het elektrische voedingssysteem te voorkomen. Deze veiligheidscondensatoren worden onderverdeeld in twee klassen — X-condensatoren en Y-condensatoren (Fig. 1 )”. 

Fig. 1: Aansluiting van klasse X (links) en klasse Y (rechts) veiligheidscondensatoren (Afbeelding: Vishay Intertechnology)

 

Foliecondensatoren zijn de eerste keuze als klasse X-condensatoren dankzij hun zelfherstellende eigenschappen en bieden de voordelen van een hoge haalbare capaciteit, stabiele capaciteit en een stabiele verliesfactor over het bruikbare temperatuurbereik. Keramische schijfcondensatoren bieden daarentegen de hoogste spanningsbestendigheid en zijn de voorkeursoplossing voor klasse Y1-toepassingen.

“Het type condensator dat wordt overwogen voor de laadelektronica in een EV/HEV-voertuig hangt af van de schakeling, de verwachte spanningspulsen en de wisselspanningen die over de veiligheidscondensator worden toegepast. Fig. 2  toont het toepassingsgebied voor verschillende veiligheidscondensatoroplossingen als functie van de capaciteit en de bestendigheid tegen wisselspanning.

Fig. 2: Classificatie van foliecondensatoren, MLCC's en keramische schijfcondensatoren met capaciteitsbereiken versus bestendigheid tegen wisselspanning (Afbeelding: Vishay Intertechnology)

Er zijn ook voor de automobielsector goedgekeurde folie- en keramische condensatoren die zelfs de eisen voor de automobielsector overtreffen”.

De Automotive Electronic Council (AEC) definieert en publiceert de eisen die worden gesteld aan elektronische componenten in de automobielindustrie.