Spomeňte si na dni, keď polovodiče neboli bežné, keď sa obtiažnosť zvyšujeDcNapätie pre iniciatívy s nízkym výkonom. Konvertovaná séria vibrátorových obvodovDC na ACa potom sa na zvýšenie napätia použili stupňové transformátory. Obvod usmerňovača bol konečnou hranicou, pretože povolil konverziu DC. Bola privedená súprava motorového generátora pre vysoké výkonné podmienky, pričom akcia motora točila generátor, aby sa zabezpečilo požadované napätie zaťaženia.
Aj keď tieto stratégie boli úspešné, boli drahé a neefektívne, napriek tomu zostali populárne kvôli absencii iných možností. S príchodom napájacích polovodičov a integrovaných obvodov sa ako jasný víťaz v aplikáciách elektrického vozidla (EV) vyvíjal vysokofrekvenčný vstup AC na modulovanie napätia. Usmerňovače sa použili na prevod striedavého napájania späť na DC, čím umožnil dynamický reguláciu napätia.
Prečo EV potrebujú konvertory DC-DC
Na uspokojenie zvýšených výkonových potrieb EV a hybridných vozidiel sa napätie batérie zvýšilo na rozsah 300 V až 800 V, hoci prúdové toky a zložitosť káblov zostali primerané. Nie všetky elektrické zaťaženia v aute pracujú na týchto napätiach, na ktoré prichádza konvertor DC-DC. Táto viacúčelová komponent, niekedy označovaný ako pomocný výkonový modul (APM), sa nachádza v akomkoľvek elektrickom alebo hybridnom vozidle, ktoré používa batériu s vysokou vädnou.
Prevodníky DC -DC pre EV často spadajú do jednej z dvoch kategórií - tie, ktoré odstúpili vysoké napätie (prevodníky Buck) alebo mostom nízke napätia medzerami zvýšením hore (prevodníky Boost). Napríklad primárny prevodník DC-DC vozidla je zodpovedný za zníženie napätia z batérie na štandardný 12 V, ktorý sa potom používajú širokou škálou systémov vrátane svetlometov, čerpadiel a okenných motorov. Adaptabilita tohto prevodníka je ideálna na splnenie širokej škály požiadaviek na zaťaženie. V niektorých scenároch sú prevodníky DC-DC vyzvané, aby zvládli obojsmerné úlohy, ktoré zahŕňajú funkcie posilnenia napätia a kroku, často sa vyskytujú v miernych hybridných nastaveniach.
Bežné typy konvertorov DC-DC v EVS
Prevodníky DC/DC môžu byť bežne klasifikované do dvoch hlavných kategórií:
Prevodníky bez izolácie
Tento druh meniča sa používa, keď je potrebné zmeniť napätie o relatívne malý faktor (zvyčajne menej ako 4: 1), a keď sa nevyžaduje žiadna požiadavka na dielektrickú izoláciu medzi vstupom a výstupom. V rámci tejto skupiny existuje päť primárnych typov konvertorov: Buck, Boost, Buck-Boost, CUK a prevodníky na náboj. Prevodníky Buck-Boost a CUK môžu vykonávať obidva napätie, ktoré sa znižujú a zvyšujú úlohy. Na druhej strane je prevodník nabíjania vhodný na zvýšenie napätia alebo na jeho prevrátenie, aj keď sa zvyčajne používa pre aplikácie s nižším výkonom.
Prevodníky s izoláciou
V tejto kategórii konvertorov sa bežne používa vysokofrekvenčný transformátor. Situácie, keď sa vyžaduje úplná izolácia medzi výstupom a vstupnou výzvou pre izolované prevodníky. V tejto skupine existujú početné typy konvertora, vrátane polovičného mostu, plného mostu, chrbta, dopredu a push-pull-the-the DC/DC prevodníky. Všetci títo prevodníci ponúkajú výhodu, že sú obojsmerné a sú schopné dosiahnuť zníženie alebo zvýšenie pomerov vysokého napätia.
Faktory, ktoré je potrebné zvážiť pri navrhovaní prevodníka DC-DC pre EV
Pri výbere prevodníka DC-DC pre EV je potrebné zvážiť niekoľko faktorov. Jedným dôležitým faktorom je schopnosť prenosu energie, pretože prevodník by mal byť schopný zabezpečiť spoľahlivý a rýchly prenos energie. Účinnosť je ďalším rozhodujúcim faktorom, pretože prevodník by mal byť schopný efektívne premeniť a preniesť výkon medzi zdrojmi energie a EV. Počet komponentov a počet komponentov je tiež dôležitý, pretože nízky počet komponentov môže viesť k kompaktnejšiemu a nákladovo efektívnejšieho prevodníka. Konvertor by mal byť navyše schopný zvládnuť vysokorýchlostné a vysoké úrovne, vďaka čomu je vhodný pre praktické aplikácie EV. Nakoniec by sa mala zvážiť implementácia riadiaceho systému a výber stratégie riadenia, aby sa zabezpečila správna prevádzka a výkonnosť meniča.
Výhody konvertorov DC-DC pre EV
Prispôsobiteľné prevodníky DC-DC ponúkajú efektívnu konverziu energie a môžu riešiť obmedzenia moderných energetických systémov.
Mnoho pomocných systémov a komponentov vo vozidlách je navrhnutých tak, aby fungovali pri štandardných úrovniach automobilového napätia (napr. 12 V). Pretože EV často používajú batériové systémy s vyšším napätím, prevodníky DC-DC zabezpečujú kompatibilitu poskytovaním potrebných úrovní napätia pre tieto komponenty.
Obojsmerné prevodníky sú vhodné pre aplikácie s nízkym napätím a môžu efektívne prenášať obnoviteľnú energiu, ale nemusia byť vhodné pre aplikácie vysokého napätia v dôsledku nízkeho zisku.
Obojsmerné prevodníky tiež pomáhajú pri aplikáciách, ako je regeneratívne brzdenie, kde energia generovaná počas brzdenia je možné previesť späť na použiteľnú energiu a uložiť sa do hlavnej batérie.
Izolované konvertory DC-DC poskytujú základnú bezpečnostnú funkciu v EVS. Vytvárajú bariéru medzi komponentmi vysokého napätia, ako je trakčná batéria a nízko napätia.