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問答：Vicor 賦能新一代主動懸架系統

隨著電動汽車（EV）向更高效能、更輕重量和更佳駕乘動態不斷發展，電源系統設計需要不斷突破新的極限。

《Electronic Specifier》記者 Paige West 與 Vicor 公司 Greg Green 的問答

主動懸架是一個快速創新的領域，已成為現代電動汽車平臺確保乘客舒適度和道路操控效能的關鍵功能。汽車系統專業廠商宏發公司（Hongfa）已開發出現時市場上最小、最輕的主動懸架解決方案，這在很大程度上得益於與 Vicor 的合作。

《Electronic Specifier》雜誌就此與 Vicor 汽車行銷總監 Greg Green 進行了深入探討。

問：Vicor 是如何參與宏發新型主動懸架系統開發的？這次合作是如何開始的？

答：Vicor 與宏發的合作始於一家汽車製造商的需求——他們需要一個緊湊但功能强大的 DC-DC 轉換器來驅動主動懸架電源系統。Vicor 的技術提供了所需的解決方案，縮小了 DC-DC 轉換器的尺寸，同時減輕了宏發的系統設計工作量。Vicor 的電源模組還提供了最快的瞬態回應速度，這對於優化能量回收能力至關重要。

宏發公司結合 48V 系統和 Vicor 電源模組，成功設計出了現時市場上最小、最輕的主動懸架系統。Vicor 的正弦幅度轉換模組能够支持需要在電池與懸架執行器之間實現雙向電流流動的主動懸架電源系統。

問：BCM6135 被譽為擁有業界最快的功率轉換瞬態回應。這一特性背後的技術創新是什麼？

答：Vicor 模組採用正弦幅度轉換（SAC™）技術，這是一種能够在高低電壓間實現零電壓/零電流切換的拓撲結構。Vicor 運用專有的控制器和組件來驅動這項技術，使完整的 DC-DC 轉換器能够集成在極其緊湊的封裝中（僅 0.01 昇）。其瞬態回應速度高達每秒 800 萬安培，是汽車行業的最快水准。

BCM® 技術的獨特優勢在於，SAC 拓撲可在極高頻率（超過 1.4MHz）下運行，並具備每秒 800 萬安培的壓擺率，為客戶帶來了以往難以實現的能力。

問：在汽車應用中，BCM6135 的固定比率雙向設計與傳統 DC-DC 轉換器拓撲結構有何不同？

答：BCM 技術的獨特優勢在於，SAC 拓撲可在極高頻率（超過 1.4MHz）下運行，壓擺率為每秒 800 萬安培，這為客戶帶來了以往難以實現的能力。產品的雙向特性是競爭對手難以匹敵的另一大優勢。得益於 SAC 拓撲結構，BCM6135 無論是在升壓還是降壓模式下都能處理相同的功率。這些特性使 BCM 在主動懸架等高難度應用中表現出色，遠超其他 DC-DC 技術。

BCM6135 的雙向特性是競爭對手無法匹敵的另一優勢。得益於 SAC 拓撲結構，BCM6135 無論是在升壓還是降壓模式下都能處理相同的功率。

問：最終系統的尺寸幾乎是其最接近的競爭對手的一半。Vicor 的封裝和熱設計創新是如何助力實現如此緊湊外形的？

答：Vicor 的 BCM 模組是一個完整的 2.5kW DC-DC 轉換器，封裝體積僅為 0.01 昇（61 x 35 x 5.4毫米），省去了通常使用的許多大型分立組件。宏發這樣的系統組裝商只需封裝車輛連接器、一些基本的 EMI 濾波器組和 PMBus® 介面。BCM 可採用主動或被動冷卻方式，只需配備冷卻結構和系統外殼。

問：平面封裝和液冷技術在實現高電流傳輸並最小化熱損耗方面發揮了什麼作用？

答：平面封裝和 BCM 的整體設計模組的熱阻係數達到 1.4°C/W，與許多標準封裝的 MOSFET 相當。將 BCM 集成到液冷設計中可以最大化功率輸出，因為 SAC 拓撲結構在峰值功率時受到熱限制。

問：許多早期主動懸架設計都受到 12V 系統局限性的制約。BCM6135 是如何解决這些歷史遺留問題的？

答：BCM6135 是一款固定比率轉換器，能够高效地將高壓（HV）轉換為 48V。主動懸架供電網路（PDN）需要 48V 母線和電源模組才能實現最佳效能。

低壓供電系統需要使用更大且效率更低的執行器來驅動主動懸架系統。幾十年前推出的一些早期系統需要數百磅重的執行器電機和電池來承受主動懸架系統產生的巨大電流和功率波動。與老一代產品相比，48V 執行器體積縮小超過 50%，而且功能更强大。

BCM6135 憑藉其高壓擺率和雙向功率處理能力，能够消除系統中的電池。採用 BCM6135 為核心的主動懸架系統可以减重 100 多磅。

問：Vicor 的 800V-48V 解決方案為新興的 48V 區域架構和電動汽車動力系統帶來了哪些優勢？

答：Vicor BCM6135 為電動汽車的 DC-DC 轉換器和低壓網路帶來了多項改進。首先，使用 BCM6135 可將主 DC-DC 轉換器的尺寸减少高達 50%，重量減輕 50%。其次，其功率開關功能允許删除 48V 電池，因為 BCM6135 從高壓電池向負載供電的速度比從 48V 電池取電更快。最後，DC-DC 轉換系統體積足够小巧，可直接安裝在高壓電池外殼內，從而消除額外的冷卻管線和高壓電纜。

問：您認為在未來幾年，固定比率高壓 DC-DC 模組是否會在主流車輛電子系統中得到更廣泛的應用？

答：會的，我們預計我們的科技會在未來幾年有更廣泛的應用。應用增長的動力在於 Vicor 技術能够解决汽車製造商在打造高效、省空間且輕量化車輛時面臨的棘手電源問題。Vicor 的 DC-DC 模組化轉換器是市場上功率密度最高的產品，可以並聯使用——這使得擴充功率變得非常簡單，能够適應車隊的各種功率需求。

問：Vicor 如何定位其電源模組，以滿足電動汽車和先進出行領域對緊湊、高效設計日益增長的需求？

答：我們與一級供應商夥伴和汽車製造商工程團隊合作，尋找能够用 BCM6135 解决的棘手問題。我們與這些公司攜手合作，展示我們的技術如何實現最優雅、最有效的功率轉換解決方案，並减少體積和重量。我們專注於最適合使用我們技術的問題，幫助客戶獲得成功。

本文最初由 Electronic Specifier 發佈。

Greg Green 現任 Vicor 公司汽車客戶項目總監。他在汽車行業擁有超過 33 年的豐富經驗，涉及 OEM 廠商和一級供應商的製造、設計工程和產品線管理。Greg 豐富的汽車產業經驗包括製造、產品開發和業務開發等。Greg 先後畢業於密歇根大學和凱特林大學，分別獲航空航太工程學士學位和製造管理碩士學位。