精确高效的电压转换

文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2015-12-28
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  提高混合动力汽车和电动汽车整体效率的重要挑战之一是在动力电池、发电机、车身主电网以及其他主要电器之间实现高效、平顺的电压调节。交流发电机产生电能,这些交流电经过一次整流,储存于大容量蓄电池中。随后,直流电从该蓄电池中流出,提供给不同的车身用电器。由于不同的用电器要求的输入电压不同,便需要通过电能转换器将从动力电池中流出的电能转换为适合的电压,输入各用电器中。因此,转换器的效率和电压调节精度对于混合动力汽车和电动汽车的运转至关重要。

  搭载电驱动系统的汽车需要很多DC/DC转换器为车上大量的用电器提供符合标准的输入电压。目前,李尔公司已经将注意力集中在把来自混合动力汽车和电动汽车主电源(发电机和动力电池)的高电压高效地转换为车辆电网常用的电压等级上(24 V或12 V);以及将不同控制单元输出的控制电压(通常为3~5 V)提升为车辆主电网电压(用于驱动对应的执行器)。

  传统意义上,车载电路的电压为12 V,而多数车身电子部件也都采用12 V作为输入电压。随着电动汽车时代的逐渐来临,根据具体车型和系统的需求,需要电能转换器将非常高的主电源电压(300~425 V)转换为12 V的车载电网电压。而近些年的欧洲,用于改善发电机效率、提高稳定性的48 V电压被引入车辆应用,以满足更多关键电控部件(发动机起停功能和弱混动系统等)的需求。同时,主动安全系统、具有自适应功能的执行器等新硬件的引入也需要48 V电压作为支持。因此电压转换也需要满足48 V系统的应用要求。

  汽车行业的另一个课题是,将车辆能接收到的所有能源(太阳能、热量和动能等)都转化为电能储存起来,作为车辆电力驱动系统的能源补充。为了适应此类应用,李尔公司开发了能适应不同输入电压的DC/DC转换器,称为智能能源管理器。该设备用于对上述能源进行回收,并调节为车载电网电压。

  为了应对电力驱动系统对能源回收的需求,李尔公司开发的这种智能能源管理器不仅可以作为独立的部件按转载车辆中,还可以根据用户对经济性和实用性的需求集成到其他电气设备中。考虑到客户需求的多样性,李尔公司并没有对智能能源管理器的布置方进行规定。而汽车行业对此类技术的期许则是在技术先进性和经济性之间寻求完美的平衡。同时,出于对电动汽车续航能力的要求,这些电器设备需要通过减少内部损耗来提高效率。

  通过使用正确的拓扑算法和技术参数设定(如开关频率等),可使电气设备实现更高的效率。对电气设备采取有效的热能管理也是提高效率的手段之一。零部件供应商要通过监控总的能量流失量,并综合考虑水冷(或风冷)的冷却效率,调整电气设备的内部结构,从而减少能量损耗并节约制造成本。

  在满足效率和成本要求的同时,李尔公司还可以根据客户的需求,为其制定功率密度最大化的方案。站在客户的立场上,综合考虑系统电压、整车重量、内部空间以及外形尺寸等因素,提出最优的电压转换解决方案。

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