Przypomnij sobie dni, w których półprzewodniki nie były powszechne, kiedy trudność w zwiększeniuDCnapięcia dla inicjatyw o niskiej mocy. Przekształcone serię obwodów wibratorowychDC do AC, a następnie do zwiększenia napięcia użyto transformatorów. Obwód prostownika był ostateczną granicą, ponieważ umożliwił konwersję DC. Zestaw silnika-generatora został wprowadzony w warunkach dużej mocy, a działanie silnika obracało generator w celu zapewnienia wymaganego napięcia obciążenia.
Chociaż strategie te były skuteczne, były drogie i nieefektywne, ale pozostały popularne z powodu braku innych opcji. Wraz z pojawieniem się półprzewodników i obwodów zintegrowanych zintegrowanych zasilacz DC oparty na transformatorze, który wykorzystuje wejście prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości do modulowania napięcia, pojawił się jako wyraźny zwycięzca w zastosowaniach pojazdów elektrycznych (EV). Prostownicy zastosowano do przekształcania zasilania prądu przemiennego z powrotem na DC, umożliwiając dynamiczne regulację napięcia.
Dlaczego EV potrzebują konwerterów DC-DC
Aby zaspokoić zwiększone potrzeby energetyczne EV i pojazdów hybrydowych, napięcia baterii wzrosły do zakresu 300 V do 800 V, chociaż przepływy prądowe i złożoność kabli pozostały rozsądne. Jednak nie wszystkie obciążenia elektryczne w pracach samochodowych nad tymi napięciami, w których pojawia się konwerter DC-DC. Ten komponent wielofunkcyjny, czasem określany jako moduł zasilający pomocniczy (APM), można znaleźć w dowolnym pojazdie elektrycznym lub hybrydowym, który wykorzystuje akumulator wysokiego napięcia.
Konwertery DC -DC dla EV często należą do jednej z dwóch kategorii - tych, które zmniejszają wysokie napięcia (konwertery Buck) lub miękka szczeliny niskiego napięcia poprzez przyspieszenie (konwertera wzmocnienia). Na przykład główny konwerter DC-DC pojazdu jest odpowiedzialny za zmniejszenie napięcia z akumulatora do standardowego 12 V, które są następnie używane przez szeroką gamę systemów, w tym reflektory, pompy i silniki okienne. Możliwość dostosowania tego konwertera sprawia, że idealnie nadaje się do spełnienia szerokiej gamy wymagań dotyczących obciążenia. W niektórych scenariuszach konwertery DC-DC są wezwane do obsługi zadań dwukierunkowych, obejmujących zarówno funkcje podnoszenia napięcia, jak i w dół, często napotykanych w łagodnych konfiguracjach hybrydowych.
Typowe rodzaje konwerterów DC-DC w EVS
Konwertery DC/DC można powszechnie podzielić na dwie główne kategorie:
Konwertery bez izolacji
Ten rodzaj konwertera spada w użyciu, gdy istnieje potrzeba zmiany napięcia przez stosunkowo niewielki czynnik (zwykle mniej niż 4: 1), a gdy nie ma wymogu izolacji dielektrycznej między wejściem i wyjściem. W tej grupie istnieje pięć głównych rodzajów konwerterów: Buck, Boost, Buck-Boost, CUK i przetworniki pompy ładowania. Konwertery Buck-Boost i CUK mogą wykonywać oba napięcia zmniejszające się i zwiększają zadania. Z drugiej strony konwerter pompy ładunku jest odpowiedni do zwiększenia napięcia lub odwrócenia go, choć jest zwykle używany do zastosowań o niższej mocy.
Konwerter z izolacją
W tej kategorii konwerterów powszechnie stosuje się transformator o wysokiej częstotliwości. Sytuacje, w których wymagana jest pełna izolacja między wyjściem a wezwaniem wejściowym dla izolowanych konwerterów. W tej grupie istnieje wiele rodzajów konwerterów, w tym pół-most, pełny most, muchy, do przodu i push-pull DC/DC. Wszystkie te konwertery stanowią przewagę nad dwukierstwem i są w stanie osiągnąć wskaźniki wysokiego napięcia lub zwiększyć.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu konwertera DC-DC dla EV
Wybierając konwerter DC-DC dla EV, należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Jednym z ważnych czynników jest zdolność przenoszenia mocy, ponieważ konwerter powinien być w stanie zapewnić niezawodny i szybki transfer energii. Wydajność jest kolejnym kluczowym czynnikiem, ponieważ konwerter powinien być w stanie skutecznie konwertować i przenosić moc między źródłami energii a EV. Ważna jest również liczba komponentów i liczby komponentów, ponieważ niska liczba komponentów może prowadzić do bardziej kompaktowego i opłacalnego konwertera. Ponadto konwerter powinien być w stanie obsłużyć poziomy o dużej mocy i wysokiej prądu, co czyni go odpowiednim do praktycznych zastosowań EV. Wreszcie należy rozważyć wdrożenie systemu sterowania i wybór strategii kontroli, aby zapewnić prawidłowe działanie i wydajność konwertera.
Zalety konwerterów DC-DC dla EVS
Dostosowane konwertery DC-DC oferują wydajną konwersję energii i mogą rozwiązać ograniczenia nowoczesnych systemów energetycznych.
Wiele systemów pomocniczych i komponentów w pojazdach jest zaprojektowanych do działania na standardowych poziomach napięcia motoryzacyjnego (np. 12 V). Ponieważ EV często używają systemów akumulatorów wyższego napięcia, konwertera DC-DC zapewniają kompatybilność, zapewniając niezbędne poziomy napięcia dla tych komponentów.
Przetwórcy dwukierunkowe są odpowiednie do zastosowań o niskim napięciu i mogą skutecznie przenosić energię energii odnawialnej, ale mogą nie być odpowiednie do zastosowań o wysokim napięciu z powodu niskiego wzmocnienia.
Przetwórcy dwukierunkowe pomagają również w zastosowaniach takich jak hamowanie regeneracyjne, w których energia wytwarzana podczas hamowania można przekształcić z powrotem w użyteczną energię i przechowywać w głównej baterii.
Izolowane konwertery DC-DC stanowią niezbędną funkcję bezpieczeństwa w EVS. Tworzą barierę między komponentami wysokiego napięcia, takimi jak bateria trakcyjna i systemami niskiego napięcia.