Gondolj vissza azokra a napokra, amikor a félvezetők nem voltak gyakoriak, amikor a növekedés nehézségeDCFeszültségek az alacsony teljesítményű kezdeményezésekhez. Egy sor vibrátor áramkör átalakultDC - AC, majd a fokozatos transzformátorokat használták a feszültség növelésére. Az egyenirányító áramkör volt a végső határ, mivel lehetővé tette a DC konverziót. A nagy teljesítményű körülményekhez motorgenerátorkészletet hoztak be, a motor akciója a generátort forgatta, hogy biztosítsa a szükséges terhelési feszültséget.
Noha ezek a stratégiák sikeresek voltak, drágák és nem voltak hatékonyak, mégis népszerűek maradtak más lehetőségek hiánya miatt. A teljesítmény félvezetők és az integrált áramkörök megjelenésével a transzformátor-alapú egyenáramú tápegység, amely nagyfrekvenciás AC bemenetet használ a feszültség modulálására, az Electric Jármű (EV) alkalmazások tiszta győztese lett. Az egyenirányítókat arra használtuk, hogy az AC energiát DC -ként alakítsák át, lehetővé téve a dinamikus feszültségszabályozást.
Miért van szükség az EV-kre DC-DC konverterekre
Az EV -k és a hibrid járművek megnövekedett energiaigényének kielégítése érdekében az akkumulátor feszültsége a 300 V -tól 800 V -os tartományra nőtt, bár az áramáramok és a kábel komplexitása továbbra is ésszerű maradt. Ugyanakkor nem minden elektromos terhelés az autó munkájában ezen feszültségen, ahol a DC-DC konverter jön be. Ez a többcélú alkatrész, amelyet néha kiegészítő teljesítménymodulnak (APM) neveznek, megtalálható minden olyan elektromos vagy hibrid járműben, amely nagyfeszültségű akkumulátort használ.
Az EV -k DC -DC konverterei gyakran a két kategória egyikébe tartoznak - azok, amelyek a nagyfeszültségeket (Buck Converterek) vagy az alacsony feszültségű hiányosságokat csökkentik (Boost Converters). Például a jármű elsődleges DC-DC-konverterje felelős az akkumulátorról a standard 12 V-ra történő feszültség csökkentéséért, amelyet azután sokféle rendszer használ, beleértve a fényszórókat, szivattyúkat és ablakmotorokat. Ennek a konverternek az alkalmazkodóképessége ideálissá teszi a terhelési követelmények széles skálájának teljesítését. Bizonyos forgatókönyvekben a DC-DC konvertereket felszólítják a kétirányú feladatok kezelésére, amelyek magukban foglalják mind a feszültség fokozódását, mind a lefelé mutató funkciókat, amelyeket gyakran enyhe hibrid beállításokban tapasztalnak.
A DC-DC konverterek általános típusai az EV-kben
A DC/DC konverterek általában két fő kategóriába sorolhatók:
Átalakítók elszigeteltség nélkül
Ez a fajta konverter akkor használható, ha a feszültséget viszonylag kicsi tényezővel kell megváltoztatni (általában kevesebb, mint 4: 1), és amikor nincs szükség a bemeneti és a kimenet közötti dielektromos izolációra. Ebben a csoportban öt elsődleges átalakító létezik: Buck, Boost, Buck-Boost, CUK és Charge-Pump átalakítók. A Buck-Boost és a CUK konverterek mind a feszültségcsökkenést, mind a feladatokat növelik. Másrészt a töltőszivattyúk átalakítója alkalmas a feszültség növelésére vagy annak fordítására, bár általában alacsonyabb teljesítményű alkalmazásokhoz használják.
Átalakítók elszigeteltséggel
A konverterek ebben a kategóriájában általában egy magas frekvenciájú transzformátort használnak. Olyan helyzetek, amikor teljes elszigeteltségre van szükség az izolált konverterek kimenete és a bemeneti hívás között. Számos konvertertípus létezik ebben a csoportban, köztük a Half-Bridge, a Full Bridge, a Fly-Back, a Forward és a Push-Pull DC/DC konverterek. Mindezek az átalakítók azt az előnyt kínálják, hogy kétirányúak, és képesek elérni a nagyfeszültség -csökkenést vagy az arányt.
Figyelembe kell venni a DC-DC konverter tervezésekor egy EV-hez
Amikor egy DC-DC konverter kiválasztása az EV-hez, számos tényezőt kell figyelembe venni. Az egyik fontos tényező az energiaátviteli képesség, mivel az átalakítónak képesnek kell lennie arra, hogy megbízható és gyors energiaátadást biztosítson. A hatékonyság egy másik kritikus tényező, mivel a konverternek képesnek kell lennie arra, hogy hatékonyan átalakítsa és átvegye az energiaforrások és az EV közötti energiát. Az alkatrészek száma és az összetevők száma szintén fontos, mivel az alacsony komponensszám kompaktabb és költséghatékonyabb konverterhez vezethet. Ezenkívül a konverternek képesnek kell lennie arra, hogy kezelje a nagy teljesítményű és a magas áramot, így alkalmassá teszi a gyakorlati EV alkalmazásokra. Végül figyelembe kell venni a kontrollrendszer megvalósítását és az irányítási stratégia megválasztását a konverter megfelelő működésének és teljesítményének biztosítása érdekében.
A DC-DC konverterek előnyei az EV-k számára
Az adaptálható DC-DC konverterek hatékony energia-átalakítást kínálnak, és kezelhetik a modern energiarendszerek korlátozásait.
A járművek számos kiegészítő rendszerét és alkatrészeit úgy tervezték, hogy standard autóipari feszültségszinten (pl. 12 V) működjenek. Mivel az EV-k gyakran használnak magasabb feszültségű akkumulátorrendszereket, a DC-DC konverterek biztosítják a kompatibilitást azáltal, hogy biztosítják az ezekhez az alkatrészekhez szükséges feszültségszinteket.
A kétirányú konverterek alkalmasak alacsony feszültségű alkalmazásokra, és hatékonyan továbbíthatják a megújuló energiát, ám ezek nem megfelelőek az alacsony nyereség miatt nagyfeszültségű alkalmazásokhoz.
A kétirányú konverterek olyan alkalmazásokban is segítenek, mint a regeneráló fékezés, ahol a fékezés során előállított energia felhasználható energiává alakítható és a fő akkumulátorban tárolható.
Az izolált DC-DC konverterek alapvető biztonsági funkciót nyújtanak az EV-kben. Akadályt hoznak létre a nagyfeszültségű alkatrészek, például a vontató akkumulátor és az alacsony feszültségű rendszerek között.