Návrh moderní síťové nabíječky elektromobilu s vysokou hustotou výkonu

Abstract

Cílem práce je návrh moderní síťové nabíječky elektromobilu. Práce se zabývá volbou topologie nabíječky, návrhem obvodového schématu a návrhem desky plošných spojů. Uvažovaný výkon nabíječky je 3 kW z jednofázové sítě 230 V. Návrh desky plošných spojů je proveden s ohledem na vysokou hustotu výkonu a předpokládá použití výkonových součástek na bázi karbidu křemíku. Topologie sestává z boost měniče a izolovaného DC/DC měniče. Proces nabíjení je řízen MCU ARM Cortex M4, který ovládá výstupní napětí prostřednictvím střídy tranzistoru boost měniče. Boost měničem je také implementována aktivní korekce účiníku. Výsledkem práce je vyrobená deska plošných spojů, která je připravená k osazení. Navržená deska je dvouvrstvá s rozměry 300 x 92 mm. Součástky se nacházejí na vrchní straně desky a jsou proto snadno dostupné i ve fázi testování. Deska byla navržena v programu EAGLE. K práci jsou přiloženy soubory z tohoto programu včetně Gerber souborů.

The aim of this thesis is to design a modern line charger for electric vehicle. This work describes charger topology selection, circuit diagram design and printed circuit board design. The rated charger power is 3 kW from a single-phase 230V grid. The design of printed circuit board is made with regard to a high power density and assumes the use of high-performance components based on silicon carbide. The topology consists of a boost converter and an isolated DC/DC converter. The charging process is controlled by the MCU ARM Cortex M4, which controls the output voltage via the boost converter duty cycle. The boost converter also implements active power factor correction. The result of this work is a printed circuit board, which is ready for assembly. The designed board has two layers and dimension of 300 x 92 mm. The parts are located on the top of the board and are therefore easily accessible in the testing phase. The board was designed in the EAGLE software. The files from EAGLE, including Gerber files, are attached to this work.