BCM6135 DC-DC 轉(zhuǎn)換模塊助力電動汽車電源設(shè)計實現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新

汽車電氣化是當今時代最艱巨的電源挑戰(zhàn)之一。800V 電池及其帶來的電源轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn)是這些日益復(fù)雜電氣系統(tǒng)的核心。與此同時，OEM 正從 12V 配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向 48V 母線，以利用更低電流、更高功率以及更輕便線束/電纜所帶來的更高效率。

因此，這里涉及多個變量，要打造一個完美供電網(wǎng)絡(luò)（PDN），需要權(quán)衡各種利弊。

例如，幾十年來，汽車業(yè)已形成一個健全的商業(yè)化的 12V 生態(tài)系統(tǒng)，但與 48V 并不兼容。然而，轉(zhuǎn)向 48V 的好處毋庸置疑。例如，12V 線束作為當今車輛中最重的子系統(tǒng)之一，在采用 48V 后可大幅減輕重量。它由數(shù)千根銅線組成，總長度超過一英里，重量可達 150 磅（68kg）。以 48V 配電意味著可以采用 10 AWG 規(guī)格的線纜，這種線纜更便宜且比傳統(tǒng) 12V 線束輕高達 85%。這不僅減少了尺寸、重量和成本，還降低了設(shè)計復(fù)雜性。這樣的優(yōu)勢無可爭議，幾乎沒有明顯的缺點。

推動向 48V 轉(zhuǎn)變的是那些耗電量大的負載，例如主動懸掛系統(tǒng)，這一系統(tǒng)長期以來一直是困擾電源工程師的難題。12V 電壓始終無法充分滿足主動懸掛以及當今車輛中許多其他大型負載的電源需求。而 48V 結(jié)合高密度 DC-DC 電源模塊，將改變電源工程師對這一昔日難題的看法。48V 使得為加熱擋風玻璃、電動轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)，以及眾多泵、風扇和執(zhí)行器的供電變得更加輕松。48V 與電源模塊的結(jié)合，將助力電源工程師實現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新。

解決高壓 800V 轉(zhuǎn)換至 SELV 的電源挑戰(zhàn)

從 800V 轉(zhuǎn)換至 SELV，即標稱 48V 及以下，可能是一項復(fù)雜的任務(wù)。這一架構(gòu)需要保持高效率運行，同時確保在充分冷卻的情況下安全運行?？焖俚乃矐B(tài)響應(yīng)時間是許多子系統(tǒng)的另一項重要特性，能讓系統(tǒng)迅速適應(yīng)負載的急劇變化，同時保持穩(wěn)定性。這有助于確保制動和轉(zhuǎn)向等負載的安全運行，因為任何延遲都可能帶來嚴重的安全隱患。

傳統(tǒng)的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可在無需中間電池的情況下傳輸功率，但缺點是體積龐大，且缺乏快速響應(yīng)能力，無法滿足需要冗余設(shè)計的各種子系統(tǒng)對功率的需求。

高密度電源模塊是傳統(tǒng) DC-DC 轉(zhuǎn)換器的一種替代方案，在當今電動汽車電源系統(tǒng)的設(shè)計中有重大影響。其平面設(shè)計、專用磁性元件和先進封裝技術(shù)支持高效率、快速響應(yīng)和超小體積。Vicor BCM 母線轉(zhuǎn)換器技術(shù)通過低路徑阻抗和快速響應(yīng)時間，將高壓電池轉(zhuǎn)化為可模擬 48V 或 12V 電池的電源，消除了對中間能量存儲的需求。BCM 的峰值效率達到 98%，能持續(xù)輸出高達 65A（超過 3000W）的功率。這些特性足以支持車輛中各種高功率 PDN 的需求。

Vicor BCM 母線轉(zhuǎn)換器技術(shù)提供低路徑阻抗和快速響應(yīng)時間，將高壓電池轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€“虛擬低壓電池”，能夠模擬 48V 或 12V 電池，從而無需中間能量存儲。BCM 的峰值效率高達 98%，并能持續(xù)提供高達 65A（超過 3000W）的功率。這些特性能夠在車輛中支持廣泛的高功率供電網(wǎng)絡(luò)（PDN）。

BCM DC-DC 固定比率轉(zhuǎn)換器是電動汽車問題的完美解決方案

與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器需要將輸入電壓范圍調(diào)節(jié)到特定輸出電壓不同，BCM 轉(zhuǎn)換器是一種固定比率轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓與輸入電壓之比是固定的，這一比例被記為“K ”。其工作分為三個階段：初級側(cè)開關(guān)將 DC 輸入轉(zhuǎn)換為正弦波，理想變壓器階段根據(jù)初級和次級側(cè)的匝數(shù)比例縮放電壓，次級側(cè)開關(guān)再將正弦波轉(zhuǎn)換回 DC 輸出。

BCM 系列能夠?qū)?800V 轉(zhuǎn)換為 48V 輸入，并通過不同的比例 K 適應(yīng)多種應(yīng)用場景和市場需求。依托專有的正弦振幅轉(zhuǎn)換器（SAC）拓撲結(jié)構(gòu)，高壓 BCM 的峰值效率可達 98%，功率密度高達 2400W/in3。這些靈活的模塊不僅可輕松并聯(lián)成高功率陣列，還能通過串聯(lián)輸出實現(xiàn)更高的輸出電壓。此外，BCM 本身具有雙向性，為車輛各個子系統(tǒng)的創(chuàng)新提供了更多機會。BCM 還使設(shè)計人員能根據(jù)指定的比例 K ，通過模塊有效“反射”電容，減少負載端所需的大容量電容。

此外，零電流開關(guān)（ZCS）和零電壓開關(guān)（ZVS）拓撲結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可最大限度地減少損耗。無論是從高壓到低壓的降壓轉(zhuǎn)換，還是從低壓到高壓的升壓轉(zhuǎn)換，BCM 都能以相同的效率和量級雙向?qū)ΨQ地轉(zhuǎn)換電源。這種特性非常適合汽車應(yīng)用場景，尤其是在車輛電源負載（如主動懸掛系統(tǒng)）需要快速充放電的情況下。

零電流開關(guān)（ZCS）和零電壓開關(guān)（ZVS）技術(shù)還讓 BCM 轉(zhuǎn)換器能夠以比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器更高的頻率運行，從而快速響應(yīng)負載電流的變化，并提供從輸入到輸出的低阻抗路徑。相比傳統(tǒng)電源能提供 250A 每秒（250A/S）的瞬態(tài)電流爬升速度，BCM 可輕松響應(yīng) 800 萬安培每秒(8,000,000A/S) 的瞬態(tài)電流爬升速度。

這種快速響應(yīng)，結(jié)合固定比率轉(zhuǎn)換、雙向運行和低阻抗路徑，使 BCM 能夠充當“虛擬電池”，同時通過使用更輕的 10 號線規(guī)（AWG）線材減少電纜重量。這一點尤為重要，因為電源仍需配電到車輛子系統(tǒng)中，滿足 48V 和 12V 混合負載的需求。BCM 是優(yōu)化區(qū)域架構(gòu)的基礎(chǔ)元件，能在車輛中擴展 48V 配電網(wǎng)絡(luò)，然后再轉(zhuǎn)換為 12V 負載。

BCM6135 是一款固定比率轉(zhuǎn)換器，支持 800V 到 48V 的轉(zhuǎn)換。這一系列的 BCM 轉(zhuǎn)換器本身具有雙向性，為車輛中各種子系統(tǒng)的創(chuàng)新提供了更多可能。借助 BCM，設(shè)計人員可以根據(jù)指定的 比例 K ，通過模塊有效“反射”電容，從而減少負載端所需的大容量電容。BCM 是高密度、高性能的車規(guī)級轉(zhuǎn)換器，被廣泛應(yīng)用于當今最具創(chuàng)新性的主動懸掛系統(tǒng)。

BCM 是一種固定比率轉(zhuǎn)換器，支持從 800V 到 48V 的轉(zhuǎn)換，并提供多種比例 K ，以適應(yīng)廣泛的應(yīng)用和市場需求?；趯Ｓ械恼艺穹D(zhuǎn)換器（SAC）拓撲結(jié)構(gòu)，高壓 BCM 的峰值效率可高達 98%，功率密度可達每立方英寸 2400 瓦（2400W/in3）。這些靈活的模塊可以輕松并聯(lián)組成高功率陣列，輸出也可以串聯(lián)以實現(xiàn)更高的輸出電壓。

BCM6135 將主動懸掛電源系統(tǒng)的體積縮小 50%

BCM6135 輔助優(yōu)化了一個長期存在問題的供電網(wǎng)絡(luò)（PDN）。主動懸掛系統(tǒng)一直以重量大、耗電多、設(shè)計成本高而著稱，幾十年來一直困擾著電源設(shè)計人員。

然而，通過結(jié)合更大容量的主電池、48V 母線以及小型 DC-DC 電源模塊，主動懸掛系統(tǒng)可實現(xiàn)前所未有優(yōu)化。

如今，汽車一級供應(yīng)商 A 公司正與 Vicor 合作，開發(fā) 800V 到 48V 的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，以打造終極主動懸掛系統(tǒng)。這一供電網(wǎng)絡(luò)充分利用 48V 與 Vicor 電源模塊的組合，減少整體尺寸和重量。此外，它利用 BCM6135 的高功率密度，將系統(tǒng)體積壓縮到 1.8 升以下，并利用 BCM 的雙向供電能力支持再生電力負載。這一電源設(shè)計是目前最小的主動懸掛系統(tǒng)，體積幾乎只有最接近競爭對手的一半。

將主動懸掛直接與電池連接的最大好處之一是能量回收。就像彈簧能夠吸收和釋放能量一樣，主動懸掛也能吸收能量并將其存儲到電池中。雖然技術(shù)上通過 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)這一點，但目前很少有制造商能夠設(shè)計出具備足夠快瞬態(tài)響應(yīng)、高電流爬升速率響應(yīng)和高效率的雙向轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，來管理設(shè)備與電源之間的雙向功率流。

BCM6135 憑借其超高的電流爬升響應(yīng)速率（每秒 800 萬安培）的特性，實現(xiàn)了主動懸掛系統(tǒng)能量回收的最快雙向電力傳輸。使用 Vicor 的電源模塊，A 公司設(shè)計出了目前最先進的主動懸掛供電解決方案。Vicor 的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器不僅能夠匹配功率和瞬態(tài)需求以優(yōu)化能量回收，還擁有業(yè)界最高的功率密度，可以幫助 OEM 縮小整體系統(tǒng)占用空間。

BCM6135 將主動懸掛電源系統(tǒng)的體積縮小一半。主動懸掛系統(tǒng)一直以重量大、耗電高、設(shè)計成本昂貴而聞名，幾十年來困擾著電源設(shè)計人員。如今，汽車一級供應(yīng)商 A 公司正與 Vicor 合作，開發(fā) 800V 到 48V 的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，打造終極主動懸掛系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用 48V 與 Vicor 電源模塊的組合，減小整體尺寸和重量。

Vicor BCM6135 蓄勢待發(fā)，解決電動汽車的各種電源難題

Vicor BCM 電源模塊集成了電源工程師解決復(fù)雜電源問題所需的特性。BCM6135 重量輕、功率密度高、支持雙向運行且速度極快——這些特點正好能破解這個數(shù)十年未解的主動懸掛供電問題。而這僅僅是個開始。

Vicor 電源模塊實現(xiàn)了更高水平的可擴展性和靈活性、高效率以及被動冷卻。這些電源模塊能夠幫助減少組件數(shù)量，簡化汽車電源工程師面臨的最復(fù)雜問題。BCM6135 作為一款緊湊型 DC-DC 轉(zhuǎn)換模塊，是當今工程師在快速變革的汽車電氣化世界中尋找更優(yōu)解決方案的完美產(chǎn)品。