DC/DC преобразователи в электромобилях - новые требования

Электромобили (ЭМ) и аккумуляторы

Электромобили (ЭМ) оснащаются двумя типами аккумуляторов: высоковольтными литий-ионными батареями большой ёмкости и низковольтными свинцово-кислотными аккумуляторами, аналогичными тем, что используются в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания.

Для обеспечения стабильной работы всех систем необходимо заряжать оба типа аккумуляторов. Литий-ионная батарея заряжается от внешней зарядной станции, в то время как свинцово-кислотная — от энергии, поступающей от основной литий-ионной батареи.

Что такое DC/DC-преобразователь?

• Обзор преобразователей постоянного тока

Все электрические устройства в электромобиле получают питание от аккумуляторов. Тяговый двигатель и крупные узлы питаются от мощных литий-ионных батарей, тогда как большинство вспомогательных систем (электронные блоки управления, камеры, фары и др.) работают от низковольтных свинцово-кислотных аккумуляторов. Чтобы последние не вышли из строя, их регулярно подзаряжают от литий-ионного источника. Устройство, которое преобразует высокое постоянное напряжение в низковольтный источник постоянного тока, называется DC/DC-преобразователем. Благодаря этому преобразованию оборудование получает питание, соответствующее его требованиям.

• Разница между высоким и низким уровнем

— Использование высокого уровня

Для нормальной работы тягового двигателя необходимо высокое напряжение. При пониженном уровне требуется очень большой ток, что приводит к повышенным потерям и снижению КПД. Поэтому для повышения эффективности применяется напряжение от 400 В и выше, позволяющее снизить силу тока при той же мощности.

— Применение низкого уровня

Низкий уровень питания используют для вспомогательных систем — освещения, мультимедиа и другого оборудования, не связанного с тяговым двигателем. Кроме того, даже высоковольтные устройства содержат управляющие цепи, которые работают при низких значениях. Поэтому для перехода от высокого источника к низковольтным цепям применяется преобразователь.

Почему низкое напряжение именно 12 В?

Ранее автомобили запускали двигатель вручную, затем появилась система стартера, питаемого от свинцово-кислотной батареи. Современные легковые автомобили используют аккумуляторы с номинальным уровнем около 12 В, состоящие из шести последовательно соединённых элементов по ~2,1 В каждый. Для грузовиков применяют более мощные аккумуляторы с уровнем около 24 В (две батареи по 12 В, соединённые последовательно).

Что касается тенденций рынка и оборудования

С ростом парка электромобилей будет расти и спрос на DC/DC-преобразователи. Появляется всё больше электрифицированных устройств, которым требуется питание с повышенной мощностью. К тому же на преобразователи накладываются требования по компактности и повышенной выходной мощности. Для их изготовления необходимы компоненты с высокими параметрами — устойчивые к высоким рабочим уровням, способные работать с большими нагрузками, с низкими потерями, высокой термостойкостью, миниатюризацией и высокой точностью.

О структуре схемы преобразователя постоянного тока в постоянный

Общая структура

• Измерение входного уровня: контролирует параметры питания от литий-ионного аккумулятора
• Входной фильтр помех: устраняет высокочастотные помехи с помощью конденсаторов и катушек
• Схема преобразования: преобразует подаваемый сигнал с помощью коммутационных элементов и трансформаторов
• Выходной фильтр помех: сглаживает сигнал на выходе
• Измерение выходного уровня: обеспечивает обратную связь и контроль
• Схема управления: регулирует работу преобразователя и обеспечивает защиту
• Встроенный источник питания: обеспечивает питание элементов управления
• Интерфейс связи: позволяет обмениваться данными с внешними устройствами

Отдельные цепи и компоненты

• Измерение уровней (вход/выход)
  Для контроля преобразования используют делители напряжения из нескольких резисторов.
• Фильтр помех (вход/выход)
  Фильтры предотвращают сбои, подавляя внешние и внутренние помехи, используя индуктивности и конденсаторы.
• Схема преобразования
  Переключение осуществляется ключевыми элементами или трансформаторами. Для снижения шумов на затворы устанавливают резисторы.
• Преобразователь
  Для подавления шумов применяются электролитические конденсаторы с проводящим полимером и силовые индукторы.
• Коммуникационный интерфейс
  Для связи с внешними системами (CAN, Ethernet и др.) используется двухпроводная линия. Для защиты от помех применяют варисторы.

Большинство бортовых систем электромобиля работают при значительно пониженном уровне питания по сравнению с тяговым двигателем. DC/DC-преобразователь обеспечивает перевод высокого напряжения от литий-ионных аккумуляторов в низковольтный источник для вспомогательных систем. С ростом числа электромобилей возрастает и количество таких преобразователей, которые должны обладать улучшенными характеристиками — высокой надёжностью, точностью и компактностью.

На дополнительные вопросы ответят специалисты ЮниРЭК:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, ЗАКАЗ ОБРАЗЦОВ, УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ. ПОДБОР АНАЛОГОВ

или свяжитесь с нами: info@unirec.ru; 8 (800) 511-65-20