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如何用DCM为HEV/EV电气系统配电?

Arthur Russell/Vicor首席应用工程師?? 2016年01月20日 ?? 收藏0
在提到多部机载计算机、娱乐信息系统与大量分布式控制模块以及高强度照明、摄影机及车道感知监控等汽车配件时,混合动力电动车与纯电动车(HEV及BEV)通常占据主导地位。所有这些零件耗电电压为12V,另外还配备车窗除雾器和气候控制鼓风机等其他通用电动汽车负载;一般的汽车交流发电机额定电流通常是50~70A。

然而,HEV与BEV没有持续运转的内燃机引擎,因而无法使用熟悉的机械驱动交流发电机为这些配件供电,维持其12V的标准车用电池。同样,HEV与BEV 也没有传统汽车上配备的机械驱动动力转向泵及空调压缩机。即便动力煞车(ICE歧管真空的动力中断)等某些看似简单的系统,在HEV中也需要不同的解决方案。

HEV需要不同以往的充电解决方案。
HEV需要不同以往的充电解决方案。

在电动车环境下,大多数这些从前以机械方式提供动力的系统,现在是以消费性电子设备的模式来实现。如动力方向盘现已成为高功率电气致动线控(drive- by-wire)系统,空调使用无刷DC或三相交流马达驱动压缩机;即使是停车煞车,也在使用马达以电气方式致动卡钳。这些系统可显著提升对安全触碰 (safe-to-touch)12V电源的要求。

DC-DC转换器模块(DCM)

DCM 是一种隔离式稳压DC-DC转换器;产品线包含广泛的输入脱机(高电压)输入系列以及低输入电压系列,适用于工业或传统汽车应用。DCM可透过宽广之输入 电压实现极高的功率密度。它们支持输出电压微调,微调范围通常超过 50%,在超载情况下有软启动(soft-start)和恒流工作模式。DCM数组实施容易──其内建负载线可实现多达8个模块之无线数组,功率高达 4.8kW。

辅助电源模块之要求

电 动车使用辅助电源模块(APM)取代交流发电机。APM不仅可将主牵引电池之高电压降低至12V标称系统之稳压低电压总线,同时还可维持两者之间的电气 隔离。需要稳压才能将充电电流限定于12V配件电池电压,才能为电流充电状态提供温度补偿维持。需要进行隔离,因为车上的乘客可能会触碰到12V系统及汽 车底盘,它们必须与高压牵引电池系统带来的电击危险保持绝缘。

对于客车而言,功率为1.8kW(也可以说是电压13.8V且电流130A)的APM非常常见。对于短程通勤车辆或电动摩托车等更多基本车辆平台来说,APM的功率较低。

DCM 针对 APM 应用进行优化

DCM290P138T600A40是针对APM应用而优化的DCM范例。其输出微调范围已缩减到维持标准铅酸电池所需的范围,采用48×23×7.5mm尺寸ChiP封装,允许针对 600W优化密度。

采用 Vicor 的 DCM 技术实施 APM 有数项优点。DCM 的优异功率密度意味着满足相同 APM 解决方案所需的内部空间更小。PCBA 之 AOM 内和机械支撑系统内需要更少的空间,而且可为更高效能或更低成本的热机械解决方案及连接器腾出更多空间。

DCM恒流工作模式意味着它在12V系统处在尖峰负载状况下时不会关断。相反,APM会逐渐进入恒流工作模式,让12V标准电池稳定总线电压。这不视为故障状态,而且DCM若经充分冷却,会让电流限定工作持续不断。

另 一项优点是DCM模块之功率位准可产生大小恰好适合HEV/BEV DC-DC转换器应用之间隔。现有两个DCM之电气设计只要为系统增加更多的模块,功率位准便可非常轻松地扩充2倍或4倍。没有用以再补偿之外部回路、没 有用以再加工(rework)之共享方程式,也没有用以重调大小之外部分流器。同样的 APM 技术可在保持最佳尺寸、重量及功率的同时,在多个车辆平台间重复使用。


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