Tänk tillbaka på de dagar då halvledare inte var vanliga när svårigheten låg i att ökaLikströmSpänningar för lågeffektinitiativ. En serie vibratorkretsar omvandladeDC till ACoch sedan steg-upp-transformatorer användes för att öka spänningen. Rikenhetskretsen var den sista gränsen eftersom den möjliggjorde DC -omvandlingen. En motorgeneratoruppsättning fördes in för högeffektförhållanden, med motorns action som snurrade generatorn för att tillhandahålla den nödvändiga lastspänningen.
Även om dessa strategier var framgångsrika var de dyra och ineffektiva, men de förblev populära på grund av en frånvaro av andra alternativ. Med tillkomsten av krafthalvledare och integrerade kretsar har den transformatorbaserade DC-strömförsörjningen som använder högfrekventa växelverkan för att modulera spänningen framkommit som den tydliga vinnaren i ELECTRAGE (EV) applikationer. Riktagare användes för att konvertera växelströmmen tillbaka till DC, vilket möjliggjorde dynamisk spänningsreglering.
Varför EVs behöver DC-DC-omvandlare
För att tillgodose de ökade effektbehoven hos EV: er och hybridfordon har batteriets spänningar ökat till 300 V till 800 V -intervallet, även om nuvarande flöden och kabelkomplexiteten har förblivit rimliga. Men inte alla elektriska belastningar i ett bilarbete på dessa spänningar, som är där DC-DC-omvandlaren kommer in. Denna mångsidiga komponent, ibland kallad en extra kraftmodul (APM), kan hittas i alla elektriska eller hybridfordon som använder ett högspänningsbatteri.
DC -DC -omvandlare för EV: er faller ofta in i en av två kategorier - de som avgår högspänningar (buckomvandlare) eller broar med låg spänning genom att trappa upp (öka omvandlare). Till exempel är ett fordons primära DC-DC-omvandlare ansvarig för att minska spänningen från batteriet till standard 12 V, som sedan används av en mängd olika system, inklusive strålkastare, pumpar och fönstermotorer. Anpassningsförmågan för denna omvandlare gör den idealisk för att uppfylla en mängd olika lastkrav. I vissa scenarier uppmanas DC-DC-omvandlare att hantera dubbelriktade uppgifter, som omfattar både spänningsupptagning och avstängning, ofta i milda hybriduppsättningar.
Vanliga typer av DC-DC-omvandlare i EVS
DC/DC -omvandlare kan vanligtvis klassificeras i två huvudkategorier:
Omvandlare utan isolering
Denna typ av omvandlare faller i bruk när det finns ett behov av att ändra spänningen med en relativt liten faktor (vanligtvis mindre än 4: 1), och när det inte finns något krav på dielektrisk isolering mellan ingången och utgången. Inom denna grupp finns det fem primära typer av omvandlare: Buck, Boost, Buck-Boost, CUK och Charge-Pump-omvandlare. Buck-boost och CUK-omvandlare kan utföra båda spänningarna minskar och öka uppgifterna. Å andra sidan är laddningspumpkonverteraren lämplig för att antingen öka spänningen eller invertera den, även om den vanligtvis används för lägre effektapplikationer.
Omvandlare med isolering
I denna kategori av omvandlare används ofta en högfrekventa transformator. Situationer där fullständig isolering krävs mellan utgången och ingångssamtalet för isolerade omvandlare. Det finns många omvandlartyper inom denna grupp, inklusive halvbrygg, fullbrygg, fly-back, framåt och push-pull DC/DC-omvandlare. Alla dessa omvandlare erbjuder fördelen att vara dubbelriktad och kan uppnå högspänningsminskning eller öka förhållandena.
Faktorer att tänka på när man utformar en DC-DC-omvandlare för en EV
När du väljer en DC-DC-omvandlare för en EV finns det flera faktorer att tänka på. En viktig faktor är kraftöverföringsförmågan, eftersom omvandlaren ska kunna ge tillförlitlig och snabb energiöverföring. Effektivitet är en annan avgörande faktor, eftersom omvandlaren bör kunna konvertera och överföra kraften effektivt mellan energikällorna och EV. Antalet komponenter och komponentantal är också viktigt, eftersom ett lågt komponentantal kan leda till en mer kompakt och kostnadseffektiv omvandlare. Dessutom bör omvandlaren kunna hantera nivåer med hög effekt och högström, vilket gör den lämplig för praktiska EV-applikationer. Slutligen bör kontrollsystemets implementering och valet av kontrollstrategi övervägas för att säkerställa korrekt drift och prestanda för omvandlaren.
Fördelar med DC-DC-omvandlare för EVS
De anpassningsbara DC-DC-omvandlare erbjuder effektiv energikonvertering och kan ta itu med begränsningarna i moderna energisystem.
Många hjälpsystem och komponenter i fordon är utformade för att fungera på standardfordonspänningsnivåer (t.ex. 12 V). Eftersom EV: er ofta använder högre spänningsbatterisystem, säkerställer DC-DC-omvandlare kompatibilitet genom att tillhandahålla nödvändiga spänningsnivåer för dessa komponenter.
Bidirectional -omvandlare är lämpliga för lågspänningsapplikationer och kan överföra förnybar energi effektivt, men de kanske inte är lämpliga för högspänningsapplikationer på grund av låg förstärkning.
Bidriktade omvandlare hjälper också till i applikationer som regenerativ bromsning, där energi som genereras under bromsning kan omvandlas till användbar energi och lagras i huvudbatteriet.
Isolerade DC-DC-omvandlare ger en väsentlig säkerhetsfunktion i EVs. De skapar en barriär mellan högspänningskomponenterna, som dragbatteriet och lågspänningssystemen.