Gândiți -vă înapoi la zilele în care semiconductorii nu au fost obișnuiți, când dificultatea a crescutDCtensiuni pentru inițiative cu putere redusă. O serie de circuite de vibrator convertiteDC la AC, iar apoi transformatoarele în pas au fost utilizate pentru a stimula tensiunea. Circuitul redresor a fost frontiera finală, deoarece a activat conversia DC. Un set de generator de motor a fost introdus pentru condiții de mare putere, acțiunea motorului învârtind generatorul pentru a furniza tensiunea de încărcare necesară.
Deși aceste strategii au avut succes, au fost scumpe și ineficiente, dar au rămas populare din cauza absenței altor opțiuni. Odată cu apariția semiconductorilor de putere și a circuitelor integrate, sursa de alimentare cu curent continuu bazată pe transformator, care utilizează o intrare de curent alternativă de înaltă frecvență pentru a modula tensiunea a apărut ca câștigător clar în aplicațiile vehiculului electric (EV). Rectificatorii au fost folosiți pentru a transforma puterea de curent alternativ în DC, făcând posibilă reglarea dinamică a tensiunii.
De ce EV-urile au nevoie de convertoare DC-DC
Pentru a răspunde nevoilor crescute de energie ale EV -urilor și vehiculelor hibride, tensiunile bateriei au crescut până la intervalul de 300 V până la 800 V, deși fluxurile de curent și complexitatea cablurilor au rămas rezonabile. Cu toate acestea, nu toate sarcinile electrice dintr-o mașină de lucru pe aceste tensiuni, care este locul în care vine convertorul DC-DC. Această componentă multifuncțională, uneori denumită modul de alimentare auxiliară (APM), poate fi găsită în orice vehicul electric sau hibrid care folosește o baterie de înaltă tensiune.
Convertoarele DC -DC pentru EV -uri se încadrează adesea într -una din cele două categorii - cele care renunță la tensiuni înalte (convertoare de buck) sau lacune de joasă tensiune de pod prin intensificare (Boost Converters). De exemplu, convertorul principal DC-DC al unui vehicul este responsabil de reducerea tensiunii de la baterie la standardul 12 V, care este apoi utilizat de o mare varietate de sisteme, inclusiv faruri, pompe și motoare pentru ferestre. Adaptabilitatea acestui convertor îl face ideal pentru a îndeplini o mare varietate de cerințe de încărcare. În anumite scenarii, convertoarele DC-DC sunt solicitate să gestioneze sarcini bidirecționale, care cuprinde atât funcții de pas în tensiune, cât și de retragere, adesea întâlnite în configurații hibride ușoare.
Tipuri comune de convertoare DC-DC în EV-uri
Convertoarele DC/DC pot fi clasificate în mod obișnuit în două categorii principale:
Convertoare fără izolare
Acest tip de convertor se utilizează atunci când este necesar să se schimbe tensiunea cu un factor relativ mic (de obicei mai puțin de 4: 1) și când nu există nicio cerință pentru izolarea dielectrică între intrare și ieșire. În cadrul acestui grup, există cinci tipuri de convertoare primare: convertoare de buck, Boost, Buck-Boost, CUK și încărcătură. Convertizoarele Buck-Boost și CUK pot efectua atât tensiunile, care scad și cresc sarcinile. Pe de altă parte, convertorul de pompe de încărcare este potrivit pentru a stimula tensiunea, fie pentru a o inversa, deși este de obicei utilizat pentru aplicații de putere mai mică.
Convertoare cu izolare
În această categorie de convertoare, este utilizat în mod obișnuit un transformator de înaltă frecvență. Situații în care este necesară o izolare completă între apelul de ieșire și de intrare pentru convertoare izolate. În cadrul acestui grup există numeroase tipuri de convertoare, inclusiv convertoare de jumătate de pondere, pternă completă, fly-back, forward și push-pull DC/DC. Toate aceste convertoare oferă avantajul de a fi bidirecțional și sunt capabili să obțină o scădere de înaltă tensiune sau să crească raporturile.
Factori de luat în considerare atunci când proiectați un convertor DC-DC pentru un EV
Când selectați un convertor DC-DC pentru un EV, există mai mulți factori de luat în considerare. Un factor important este capacitatea de transfer de putere, deoarece convertorul ar trebui să poată asigura un transfer de energie fiabil și rapid. Eficiența este un alt factor crucial, deoarece convertorul ar trebui să poată transforma și transfera eficient puterea între sursele de energie și EV. Numărul de componente și numărul de componente este, de asemenea, important, deoarece un număr scăzut de componente poate duce la un convertor mai compact și mai rentabil. În plus, convertorul ar trebui să poată gestiona niveluri de mare putere și cu curent ridicat, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații EV practice. În cele din urmă, ar trebui luată în considerare implementarea sistemului de control și alegerea strategiei de control pentru a asigura funcționarea și performanța corespunzătoare a convertorului.
Avantajele convertoarelor DC-DC pentru EV-uri
Convertoarele DC-DC adaptabile oferă o conversie eficientă a energiei și pot aborda limitările sistemelor energetice moderne.
Multe sisteme auxiliare și componente din vehicule sunt proiectate să funcționeze la niveluri standard de tensiune auto (de exemplu, 12 V). Deoarece EV-urile folosesc adesea sisteme de baterii cu tensiune mai mare, convertoarele DC-DC asigură compatibilitatea oferind nivelurile de tensiune necesare pentru aceste componente.
Convertoarele bidirecționale sunt potrivite pentru aplicații de joasă tensiune și pot transfera eficient energia regenerabilă, dar este posibil să nu fie adecvate pentru aplicații de înaltă tensiune din cauza câștigului redus.
Convertoarele bidirecționale ajută, de asemenea, în aplicații precum frânarea regenerativă, unde energia generată în timpul frânei poate fi transformată înapoi în energie utilizabilă și păstrată în bateria principală.
Convertoarele de DC-DC izolate oferă o caracteristică esențială de siguranță în EV. Acestea creează o barieră între componentele de înaltă tensiune, cum ar fi bateria de tracțiune și sistemele de joasă tensiune.