Hochstromfähige DC-Link-Kondensatoren für EV-Bordladegeräte

On-Board-Charger (OBC) in Elektrofahrzeugen benötigen kompakte, hochzuverlässige DC-Link-Kondensatoren, die erhöhte Rippleströme und Temperaturen beherrschen. TDK Corporation hat dafür die Serien B43655 und B43656 vorgestellt, ausgelegt für 400-V- und 800-V-Batteriearchitekturen.

Auslegung für 800-V-Plattformen
Im OBC stabilisiert der DC-Link-Kondensator den Zwischenkreis zwischen Gleichrichter- und Inverterstufe. Mit steigenden Ladeleistungen und der Verbreitung von 800-V-Systemen müssen Kondensatoren höhere Spannungen und Rippleströme bei thermischer Stabilität bewältigen.

Die Serie B43655 ist für 475 V und 500 V ausgelegt und deckt Kapazitätswerte von 110 µF bis 880 µF ab. Diese Spannungsfestigkeiten erfüllen die erforderlichen Reserven in 800-V-Architekturen. Der maximale Ripplestrom beträgt bis zu 3,29 A bei +105 °C (120 Hz). Typische ESR-Werte liegen bei 120 Hz und +20 °C bei minimal 100 mΩ. Ein niedriger ESR reduziert ohmsche Verluste und damit die Eigenerwärmung in schaltenden Leistungsstufen.

Die Serie B43656 ist mit 450 V spezifiziert und für noch höhere Strombelastungen ausgelegt. Sie erreicht Rippleströme bis zu 4,42 A bei +105 °C (120 Hz) und eignet sich damit für leistungsstarke OBC-Topologien mit hoher Stromdichte im Zwischenkreis.

Thermisches Konzept und mechanische Integration
Beide Serien sind für Bodenkühlung und forcierten Luftstrom optimiert. Die Wärme wird effizient vom Wickel zum Montagepunkt abgeführt, was die Lebensdauer unter erhöhten Umgebungstemperaturen unterstützt.

Die spezifizierte Nutzungsdauer beträgt mehr als 3.000 Stunden bei +105 °C unter Referenzbedingungen. Die Ausführungen sind als kompakte Snap-in-Bauformen mit Durchmessern von 22 mm bis 35 mm und Längen von 25 mm bis 60 mm verfügbar – abhängig von Kapazität und Spannungsfestigkeit. Bestimmte Typen bieten eine enge Längentoleranz von ±0,5 mm und unterstützen damit automatisierte Fertigungsprozesse. Ein integriertes Überdruckventil im Gehäuse sorgt für kontrollierte Druckentlastung im Fehlerfall.

Automotive-Qualifikation und Konformität
Beide Serien sind gemäß AEC-Q200 Rev. E qualifiziert, dem etablierten Prüfstandard für passive Bauelemente im Automotive-Bereich. Die eingesetzten Materialien entsprechen den RoHS-Anforderungen.

Zudem sind die Kondensatoren in das webbasierte AlCap Useful Life Calculation Tool von TDK integriert, das eine anwendungsspezifische Lebensdauerberechnung unter Berücksichtigung von Temperatur- und Strombelastung ermöglicht.

Elektrische Kenndaten im Überblick
Typische ESR-Werte bei 120 Hz und +20 °C:

Ripplestrom bei 120 Hz und +105 °C:

Kapazitätsbereich:

Anwendungskontext
Hauptanwendungsbereich ist die Zwischenkreis-Stabilisierung in On-Board-Chargern von Elektrofahrzeugen. Die hohe CV-Dichte (Kapazität × Spannung) bei kompakter Bauform adressiert die Anforderungen moderner Leistungselektronik hinsichtlich Bauraum, Effizienz und thermischer Belastbarkeit.

Mit steigenden Ladeleistungen und der Umstellung auf 800-V-Fahrzeugplattformen rücken Ripplestromfähigkeit, thermische Auslegung und volumetrische Effizienz in den Mittelpunkt der DC-Link-Auslegung. Die Serien B43655 und B43656 sind auf diese elektrischen und mechanischen Randbedingungen im Automotive-Umfeld abgestimmt.

www.tdk-electronics.tdk.com