為應對環境保護和可持續發展的需求,包括純電動和插電式混合動力車在內的電動汽車(xEV)在全球范圍內迅速普及。全球市場范圍內,歐洲主要采用的CCS(組合充電系統)和北美主要采用的NACS(北美充電標準),都受到了廣泛關注,對應的基礎充電設施也在不斷擴展。這些標準普遍采用PLC(電力線通信)進行充電時候的控制通信,因此對脈沖變壓器的品質提出了更高的要求。本文將介紹TDK專為新一代充電標準開發的AMT45S脈沖變壓器的優勢。
脈沖變壓器在電動汽車充電控制電路中的關鍵作用
在電動汽車領域,全球各地采用了多種不同的充電連接器標準。其中的典型代表包括在歐洲廣泛應用的CCS(聯合充電系統)、在北美普及的NACS(北美充電標準),以及CHAdeMO和GB/T等。在這些標準中,CCS和NACS均采用PLC(電力線通信)技術進行充電過程中的控制通信。
PLC技術通過充電電纜在車輛與充電樁之間傳遞控制信號。電動汽車的充電系統通常有以充電為目的進行電力傳輸的電路和對充電進行控制的控制電路兩部分組成,其中控制電路負責實現對充電過程的精確管理。脈沖變壓器就是在這個控制回路中發揮著至關重要的作用,不僅實現了對直流電流的電氣隔離,還有效抑制了噪聲并保持信號波形的完整。脈沖變壓器的性能將直接影響充電控制通信的可靠性、充電效率以及電池的整體性能,因此已成為推動充電基礎設施發展的核心元件。

圖1: 電動汽車側控制電路結構示例
新一代脈沖變壓器相較傳統產品的優勢
目前的PLC用脈沖變壓器普遍采用環形結構,但在制造過程中,由于手工繞線的工藝等問題,難以保證繞線時間和產品質量的穩定性。此外,在PLC電路中,由于通信信號需要疊加在電力線上,脈沖變壓器本身必須具備較高的耐壓性能。因此,許多產品在變壓器部分采用了樹脂涂層,導致體積增大和成本上升。
AMT45S通過采用穩定的全自動繞線技術,實現了高效且品質穩定的脈沖變壓器。并且由于電動汽車充電用PLC電路不需要承受高電壓,因此無需樹脂涂層,從而簡化了產品結構實現了小型化。以上技術優勢,顯著提升了電動汽車基板設計的靈活性,并有助于優化系統整體成本,也是AMT45S最大的特征。
下表對比了傳統產品與TDK新一代AMT45S。AMT45S通過自動繞線技術,實現了比傳統產品更小的體積、更高的質量穩定性和更優的生產效率。
| 指標 | 市場產品A | AMT45S | 縮小率/改善點 |
|---|---|---|---|
| 長度 [mm] 最大值 | 11.4 | 4.7 | 約59% |
| 幅 [mm] 最大值 | 8.45 | 3.4 | 約60% |
| 高度 [mm] 最大值 | 8.5 | 3.0 | 約65% |
| 體積 [mm3] 最大值 | 約819 | 約48 | 約94% |
| 生產工序 | 手工繞線, 耗時長 | 自動繞線, 耗時短 | 生產效率提升 |
| 品質穩定性 | 穩定性差 | 高穩定性 | 自動化帶來大幅改善 |
表1: 與傳統內置環形線圈的變壓器相比,實現了大幅度的小型化。
實現了穩定的插入損耗特性
在PLC中,主要采用2MHz~30MHz的信號頻率進行通信。為了保證控制信息在傳輸過程中不發生劣化,必須使用在對應頻率范圍內信號波形失真極小的脈沖變壓器。AMT45S在實現小型化的同時,通過高品質的自動繞線技術和合理的鐵氧體材料選擇,實現了在2MHz~30MHz范圍內穩定的插入損耗特性(插入損耗:IL)。

圖2: AMT45S的插入損耗特性(插入損耗:IL)
產品外形、尺寸與等效電路

圖3: AMT45S詳細技術規格
總結
如上所述,AMT45S在確保滿足電動汽車充電控制電路所需的優良插入損耗特性(IL)的同時,還實現了與傳統產品相比的大幅小型化。此外,TDK不僅致力于電動汽車充電基礎設施領域,還將持續追求技術創新和品質提升,向社會提供高品質的產品。
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原文標題:電動車充電新核心:小型且高可靠的AMT45S脈沖變壓器
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TDK AMT45S脈沖變壓器在電動汽車充電控制電路中的關鍵作用
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