創(chuàng)新模塊提高了電動(dòng)汽車應(yīng)用的效率并降低了復(fù)雜性

汽車的電氣化給電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)師帶來了全新挑戰(zhàn)，即以盡可能低的重量實(shí)現(xiàn)最高的功率密度，消除車輛續(xù)航里程向整體性能的妥協(xié)。供電網(wǎng)絡(luò)(PDN)的設(shè)計(jì)者還要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)安全、高效、重量更輕的系統(tǒng)，同時(shí)不影響成本——這是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。

DC-DC 轉(zhuǎn)換器電源模塊具有行業(yè)領(lǐng)先功率密度和創(chuàng)新架構(gòu)，為電源設(shè)計(jì)人員提供了減輕車輛重量、減少電源系統(tǒng)空間和整體成本的解決方案。完全優(yōu)化的 PDN 使用 48V 區(qū)域架構(gòu)和高密度電源模塊，將節(jié)省高達(dá) 100 美元的成本，減輕高達(dá) 25 公斤的重量。

在整個(gè)車輛中用電源模塊取代傳統(tǒng)的分立式電源轉(zhuǎn)換，可以顯著節(jié)省電動(dòng)汽車的成本和重量。

電源模塊可實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)展和靈活性

與定制、接地、分立式電源設(shè)計(jì)相比，電源模塊可以解鎖重要的全新電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速創(chuàng)新。三款新的汽車級(jí) Vicor DC-DC 電源模塊可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)跨應(yīng)用的快速功率擴(kuò)展和更快的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為車輛團(tuán)隊(duì)提供靈活、可擴(kuò)展和可重復(fù)使用的解決方案。BCM6135、DCM3735 和 PRM3735 利用了 Vicor 在功率密度和高效功率轉(zhuǎn)換方面的悠久傳統(tǒng)和領(lǐng)先地位。同樣重要的是，它們緊湊的尺寸和輕便的重量使其成為汽車的絕佳選擇。

這三款模塊可以組合成 300 多種 PDN 配置，以支持整個(gè)車輛的子系統(tǒng)。這三款產(chǎn)品可用于在 2 至 20kW 的功率水平下將 800V 電源轉(zhuǎn)換為 48V 或 12V，幾乎滿足所有高壓電源轉(zhuǎn)換需求。它們特別適合支持向 48V 和 48V 區(qū)域架構(gòu)的過渡。此外，利用其雙向功能，這些模塊能夠更好地支持再生電力負(fù)載，因?yàn)樗鼈兡軌蛞云囆袠I(yè)中最快的電流轉(zhuǎn)換速率改變電流。該產(chǎn)品線已通過 APQP 流程開發(fā)并獲得汽車使用認(rèn)證，并將在未來 12 個(gè)月內(nèi)推出新的高性能汽車裝配線。

Vicor BCM6135、DMC3735 和 PRM3735 電源模塊為汽車行業(yè)的功率密度設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)。它們共同解決了 xEV 電源系統(tǒng)的 800V、400V、48V 和 12V 系統(tǒng)的復(fù)雜轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn)。

通過三款產(chǎn)品簡化電動(dòng)汽車電氣化

Vicor 電源模塊支持具有并聯(lián)陣列功能的模塊化擴(kuò)展，并且非常小，可以用于各種應(yīng)用。這些部件是當(dāng)今電動(dòng)汽車電氣化和創(chuàng)新的基石。

快速瞬態(tài)響應(yīng)可告別低壓電池

BCM6135 是一個(gè) 2.5kW 的隔離 BCM 母線轉(zhuǎn)換器，在 61×35×7.3mm 的封裝中將 800V 轉(zhuǎn)換為 48V。它提供了業(yè)界領(lǐng)先的 158kW/l 的功率密度。除了功率密度外，BCM6135 的電流轉(zhuǎn)換速率(di/dt)為 8MA/s。這種性能是由 Vicor 正弦振幅轉(zhuǎn)換器 拓?fù)浜?ZVS/ZCS(零電壓/零電流)開關(guān)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

300kW/l 的功率密度支持 48V 區(qū)域架構(gòu)

DCM3735 2.0kW DCM DC-DC 轉(zhuǎn)換器將未經(jīng)穩(wěn)壓的 48V 輸入轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的 12V 電源。DCM3735 具有與各種汽車應(yīng)用兼容的寬輸入范圍。輸出可在 8-16V 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，功率密度為 300kW/l，支持高壓 BCM 的下游轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓。

為 48V 區(qū)域架構(gòu)實(shí)現(xiàn)緊湊高效的穩(wěn)壓

PRM3735 是一款適用于 48V 電源的 2.5kW PRM 穩(wěn)壓器。PRM3735 可提供穩(wěn)壓，效率高達(dá) 99.2%。它占用面積小，功率密度為 260kW/l，有助于釋放封裝空間，從而減小整體 DC-DC 電源的尺寸。

這些新模塊可幫助 OEM 實(shí)現(xiàn)重要的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)：

1.減小尺寸和重量：Vicor 模塊的功率密度使 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的尺寸和重量減少了 50%，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的功率密度。300kW/l 的功率密度支持 48V 分區(qū)。DCM3735 2.0kW DCM DC-DC 轉(zhuǎn)換器可將未穩(wěn)壓的 48V 輸入轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的 12V 電源。DCM3735 的寬輸入范圍可兼容各種汽車應(yīng)用，輸出可在 8-16V 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，功率密度為 300kW/l，支持下游轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓模塊，可用于任何類型的子系統(tǒng)，以節(jié)省重量和空間。

2.將高壓轉(zhuǎn)換為 SELV：每輛電動(dòng)汽車都有一個(gè)主電池(400V 或 800V)，為無數(shù)子系統(tǒng)供電。因此，轉(zhuǎn)換為 SELV 至關(guān)重要，設(shè)計(jì)師的目標(biāo)是在最大限度地減少空間和重量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率。

3.輕松采用 48V 區(qū)域架構(gòu)：電動(dòng)汽車在開發(fā)更高效 PDN 方面有突出表現(xiàn)。使用基于 48V 而不是 12V 的 PDN 可以創(chuàng)建一個(gè)更節(jié)能的系統(tǒng)，使車輛能夠?yàn)樾旭偫锍烫峁└嗟碾姵仉娏?。微?DC-DC 轉(zhuǎn)換器使這種轉(zhuǎn)變變得非常容易。

電源模塊支持廣泛的汽車應(yīng)用

對(duì)于電源工程師來說，這三款新的汽車模塊就像一把瑞士軍刀。它們可以單獨(dú)使用或組合使用，以簡化設(shè)計(jì)過程，并生產(chǎn)出更高效、更輕重量的系統(tǒng)。那么，當(dāng)前的電源模塊是如何使用的呢?

主動(dòng)懸架在電動(dòng)汽車中成熟

如今，汽車一級(jí)供應(yīng)商宏發(fā)正在與 Vicor 合作開發(fā) 800V-48V DC-DC 轉(zhuǎn)換器，以支持主動(dòng)懸架系統(tǒng)。主動(dòng)懸架利用 48V 的供電，因?yàn)樵搼?yīng)用的電力需求超過了 12V 的供電能力。此外，當(dāng)將 800V 或 400V 布線到車輛上多點(diǎn)時(shí)，存在許多安全問題。主動(dòng)懸架系統(tǒng)將利用 BCM6135 功率密度實(shí)現(xiàn) 1.8l 以下的系統(tǒng)箱體積。該應(yīng)用還利用 BCM6135 的高轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)再生電力負(fù)載，這些負(fù)載需要即時(shí)電流反向?qū)㈦娏鬟f回電池。

消除或減少低壓電池占用面積

隨著當(dāng)今電動(dòng)汽車中高壓主電池的出現(xiàn)，如果有一種方法可以提供強(qiáng)大的瞬態(tài)性能，下游電池則可以是一次性的。BCM6135 業(yè)界領(lǐng)先的轉(zhuǎn)換速率為替換 48V 電池提供了機(jī)會(huì)，BCM6135 在 xEV 車輛中充當(dāng)虛擬 48V 電池，從而節(jié)省了成本和重量。由于 BCM6135 能以 8.0MA/s 的轉(zhuǎn)換速率從零電流步進(jìn)到全電流，因此它可以將牽引電池的 800V 降壓到 48V，并為負(fù)載供電，就像從 48V 輔助電池中獲取電力一樣快。沒有其他 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可以與此速度相匹配，使客戶能夠在降低車輛成本的同時(shí)將車輛重量減輕 10 公斤。

每個(gè)路線圖上都采用了 48V 區(qū)域架構(gòu)

48V 的發(fā)展趨勢強(qiáng)勁，采用 48V 成為必然選項(xiàng)。新的電源模塊可以很輕松地配置，使這種轉(zhuǎn)換更容易。DCM3735 與 BCM3735 結(jié)合使用，可在 BCM6135 48V 輸出上創(chuàng)建穩(wěn)定的 12V 電源。

由于 60 多年來 12V 一直是行業(yè)默認(rèn)電源，因此車輛中仍有許多負(fù)載是為 12V 電源設(shè)計(jì)的。這些 12V 設(shè)備成本低，最重要的是可靠性已經(jīng)得到長期的證明。由于車輛同時(shí)需要 12V 和 48V 電源，向 48V 的過渡受到了阻礙。DCM3735 可以與 BCM6135 組裝在一個(gè)普通的 PCB 上，以創(chuàng)建一個(gè)緊湊的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，也可以作為 48V 區(qū)域架構(gòu)的一部分進(jìn)行部署。

當(dāng)用作 48V 區(qū)域架構(gòu)的一部分時(shí)，DCM3735 可以遠(yuǎn)程安裝，在車輛上創(chuàng)建本地 12V 電源。這種應(yīng)用方法讓 PDN 設(shè)計(jì)者可有效地支持 12V 負(fù)載，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了向 48V 母線過渡時(shí)節(jié)省高達(dá) 90% 的成本和重量。

預(yù)充電可防止電流浪涌并減輕重量

BCM6135 的另一種應(yīng)用是利用 BCM 的雙向能力，提供一種低成本、低重量的方法，在牽引電池接合之前對(duì)電動(dòng)汽車中的高壓負(fù)載進(jìn)行預(yù)充電。預(yù)充電是啟動(dòng)過程中的必要步驟，它可以防止電池接合時(shí)的電流浪涌，從而損壞負(fù)載(如泵和壓縮機(jī))。目前，這個(gè)步驟是使用高壓接觸器和電阻器完成的，這增加了 1kg，成本超過 50 美元。代替方法是使用 BCM6135 作為主 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和安裝在車輛中的低壓電池之一。BCM6135 可以將低壓電池電量提升到高壓，并實(shí)現(xiàn)所需的預(yù)充電，消除了傳統(tǒng)的預(yù)充電接觸器和電源電阻器。

BCM6135 與 48V 相結(jié)合可提供最佳性能，并減小電源系統(tǒng)的尺寸和重量。鑒于 BCM6135 的高轉(zhuǎn)換速率和高效率，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與直接電纜幾乎相同的再生電力雙向傳輸，而不需要依賴輔助電池或高壓電纜。

高密度功率模塊為電動(dòng)汽車創(chuàng)新創(chuàng)造了新的可能性

汽車電氣化是汽車行業(yè)有史以來面臨的最具挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)問題之一。增加電池和電子設(shè)備會(huì)使車輛重量增加，影響續(xù)航里程和性能。采用高密度電源模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)是處理高壓轉(zhuǎn)換和應(yīng)對(duì)重型電子設(shè)備影響的完美解決方案。

Vicor 憑借其行業(yè)領(lǐng)先的功率密度，簡化了電源工程師的工作，并幫助穩(wěn)定未來的 xEV 平臺(tái)，只需使用三個(gè)電源模塊：BCM1635、DCM3735 和 PRM3735。這些緊湊型產(chǎn)品使 PDN 設(shè)計(jì)者能夠縮小 DC-DC 電源轉(zhuǎn)換所需的硬件尺寸，利用較小的系統(tǒng)集成到電池或其他電源管理箱中，并減輕冷卻系統(tǒng)的重量。Vicor 模塊不僅為開拓創(chuàng)新打開了大門，也節(jié)省了最終的成本和重量。這三個(gè)模塊為降本減重奠定了基礎(chǔ)，成本可下降 100 美元，車輛重量減輕 25kg。