
汽車主動懸掛系統
48V 電源系統可减少損耗並縮小電源設計。Vicor 使 12V 至 48V 的過渡變得更容易,獲得競爭優勢
通過使用具有行業領先功率密度和創新架構的 DC-DC 轉換器電源模組,電源設計師可獲得能減輕車輛重量、减少電源系統空間和降低整體成本的解決方案。看看三款全新的車規級產品如何加速電動汽車電源系統設計的未來。
作者: Greg Green,汽車市場行銷總監
汽車的電氣化給電源系統設計師帶來了全新挑戰,即以盡可能低的重量實現最高的功率密度,消除車輛續航里程向整體效能的妥協。供電網路(PDN)的設計者還要負責設計安全、高效、重量更輕的系統,同時不影響成本——這是一項非常艱巨的任務。
DC-DC 轉換器電源模組具有行業領先功率密度和創新架構,為電源設計人員提供了減輕車輛重量、减少電源系統空間和整體成本的解決方案。完全優化的 PDN 使用 48V 區域架構和高密度電源模組,將節省高達 100 美元的成本,減輕高達 25 公斤的重量。
圖 1:在整個車輛中用電源模組取代傳統的分立式電源轉換,可以顯著節省電動汽車的成本和重量。
與定制、接地、分立式電源設計相比,電源模組可以解鎖重要的全新電源系統設計,實現快速創新。三款新的汽車級 Vicor DC-DC 電源模組可以實現跨平臺跨應用的快速功率擴充和更快的電源系統設計,為車輛團隊提供靈活、可擴充和可重複使用的解決方案。BCM6135、DCM3735 和 PRM3735 利用了 Vicor 在功率密度和高效功率轉換方面的悠久傳統和領先地位。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。
這三款模組可以組合成 300 多種 PDN 配寘,以支持整個車輛的子系統。這三款產品可用於在 2 至 20kW 的功率水准下將 800V 電源轉換為 48V 或 12V,幾乎滿足所有高壓電源轉換需求。它們特別適合支持向 48V 和 48V 區域架構的過渡。此外,利用其雙向功能,這些模組能够更好地支持再生電力負載,因為它們能够以汽車行業中最快的電流轉換速率改變電流。該產品線已通過 APQP 流程開發並獲得汽車使用認證,並將在未來 12 個月內推出新的高性能汽車裝配線。
圖 2:Vicor BCM6135、DMC3735 和 PRM3735 電源模組為汽車行業的功率密度設定了新的標準。它們共同解决了 xEV 電源系統的 800V、400V、48V 和 12V 系統的複雜轉換挑戰。
Vicor 電源模組支持具有並聯陣列功能的模組化擴展,並且非常小,可以用於各種應用。這些部件是當今電動汽車電氣化和創新的基石。
BCM6135 是一個 2.5kW 的隔離 BCM® 母線轉換器,在 61×35×7.3mm 的封裝中將 800V 轉換為 48V。它提供了業界領先的 158kW/l 的功率密度。除了功率密度外,BCM6135 的電流轉換速率(di/dt)為 8MA/s。這種效能是由 Vicor 正弦振幅轉換器™ 拓撲和 ZVS/ZCS(零電壓/零電流)開關控制系統實現的。
DCM3735 2.0kW DCM™ DC-DC 轉換器將未經穩壓的 48V 輸入轉換為穩壓的 12V 電源。DCM3735 具有與各種汽車應用相容的寬輸入範圍。輸出可在 8-16V 範圍內調節,功率密度為 300kW/l,支持高壓 BCM 的下游轉換和穩壓。
PRM3735 是一款適用於 48V 電源的 2.5kW PRM™ 穩壓器。PRM3735 可提供穩壓,效率高達 99.2%。它佔用面積小,功率密度為 260kW/l,有助於釋放封裝空間,從而减小整體 DC-DC 電源的尺寸。
這些新模組可幫助 OEM 實現重要的電動汽車動力系統設計目標:
對於電源工程師來說,這三款新的汽車模塊就像一把瑞士軍刀。它們可以單獨使用或組合使用,以簡化設計過程,並生產出更高效、更輕重量的系統。那麼,當前的電源模組是如何使用的呢?
如今,汽車一級供應商宏發正在與 Vicor 合作開發 800V-48V DC-DC 轉換器,以支持主動懸架系統。主動懸架利用 48V 的供電,因為該應用的電力需求超過了 12V 的供電能力。此外,當將 800V 或 400V 佈線到車輛上多點時,存在許多安全問題。主動懸架系統將利用BCM6135 功率密度實現 1.8l 以下的系統箱體積。該應用還利用 BCM6135 的高轉換速率實現再生電力負載,這些負載需要即時電流反向將電力傳遞回電池。
隨著當今電動汽車中高壓主電池的出現,如果有一種方法可以提供强大的瞬態效能,下游電池則可以是一次性的。BCM6135 業界領先的轉換速率為替換 48V 電池提供了機會,BCM6135 在 xEV 車輛中充當虛擬 48V 電池,從而節省了成本和重量。由於 BCM6135 能以 8.0MA/s 的轉換速率從零電流步進到全電流,因此它可以將牽引電池的 800V 降壓到 48V,並為負載供電,就像從 48V 輔助電池中獲取電力一樣快。沒有其他 DC-DC 轉換器可以與此速度相匹配,使客戶能够在降低車輛成本的同時將車輛重量減輕 10 公斤。
圖 3:BCM6135 與 48V 相結合可提供最佳效能,並减小電源系統的尺寸和重量。鑒於 BCM6135 的高轉換速率和高效率,該系統可以實現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。
汽車電氣化是汽車行業有史以來面臨的最具挑戰性的設計問題之一。新增電池和電子設備會使車輛重量新增,影響續航里程和效能。採用高密度電源模組進行設計是處理高壓轉換和應對重型電子設備影響的完美解決方案。
Vicor 憑藉其行業領先的功率密度,簡化了電源工程師的工作,並幫助穩定未來的 xEV 平臺,只需使用三個電源模組:BCM1635、DCM3735 和 PRM3735。這些緊湊型產品使 PDN 設計者能够縮小 DC-DC 電源轉換所需的硬體尺寸,利用較小的系統集成到電池或其他電源管理箱中,並減輕冷卻系統的重量。Vicor 模組不僅為開拓創新打開了大門,也節省了最終的成本和重量。這三個模組為降本减重奠定了基礎,成本可下降 100 美元,車輛重量減輕 25kg。
本文最初由 Power Systems Design 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。
Greg Green,汽車行銷市場經理
汽車主動懸掛系統
48V 電源系統可减少損耗並縮小電源設計。Vicor 使 12V 至 48V 的過渡變得更容易,獲得競爭優勢
電源模組加速汽車從 800V 到 48V SELV 的轉變之路
Vicor BCM6135 為主動懸掛系統解决了歷史性的電源設計問題。雙向並快速瞬變的 DC-DC 轉換器對全新的設計至關重要
名古屋汽車工程展覽會及線上展覽第 2 階段
Vicor 展示 48V 配電系統及基於區域架構的高效配電網路的優勢
用於電動汽車供電網路(PDN)的高壓母線轉換器 48V 電源模組
48V 架構可减少損耗,有助於實現更小、更輕的電源系統。Vicor DC-DC 轉換器超越分立式設計,優化電源系統