Vzpomeňte si na dny, kdy polovodiče nebyly běžné, když se obtížnost zvyšujeStejnosměrný proudnapětí pro iniciativy s nízkým výkonem. Převedená řada vibrátorových obvodůDC na ACa poté byly pro zvýšení napětí použity zvýšené transformátory. Obvod usměrňovače byl konečnou hranicí, protože umožnil konverzi DC. Pro podmínky s vysokým výkonem byla přinesena sada motorového generátoru, přičemž působení motoru se točí generátorem, aby zajistil požadované zatížení.
Ačkoli tyto strategie byly úspěšné, byly drahé a neefektivní, přesto zůstaly populární kvůli nepřítomnosti jiných možností. S příchodem napájecí polovodiče a integrovaných obvodů se DC napájecí zdroj transformátoru, který používá vysokofrekvenční vstup AC pro modulaci napětí, se objevil jako jasný vítěz v aplikacích elektrického vozidla (EV). K převodu napájení AC byly použity usměrňovače zpět na DC, což umožnilo regulaci dynamického napětí.
Proč EV potřebují převaděče DC-DC
Pro splnění zvýšených výkonových potřeb EV a hybridních vozidel se napětí baterie zvýšila na rozsah 300 V na 800 V, ačkoli současné toky a složitost kabelu zůstaly přiměřené. Ne všechna elektrická zatížení v automobilu však pracuje na těchto napětích, kde přichází převodník DC-DC. Tato víceúčelová komponenta, někdy označovaná jako pomocný modul napájení (APM), lze nalézt v jakémkoli elektrickém nebo hybridním vozidle, která používá vysokopěťovou baterii.
Převaděče DC -DC pro EV často spadají do jedné ze dvou kategorií - ty, které odkrývají vysoké napětí (převaděče buck) nebo můstky nízkého napětí krokem (Boost Converters). Například primární převaděč DC-DC vozidla je zodpovědný za snížení napětí z baterie na standardní 12 V, který pak používá širokou škálu systémů, včetně světlometů, čerpadel a okenních motorů. Adaptabilita tohoto převodníku je ideální pro splnění široké škály požadavků na zatížení. V některých scénářích jsou převaděči DC-DC vyzváni, aby zvládli obousměrné úkoly, které zahrnují jak funkce zvýšení i krok napětí, často se vyskytují v mírných hybridních nastaveních.
Běžné typy převodníků DC-DC v EV
Převodníky DC/DC lze běžně klasifikovat do dvou hlavních kategorií:
Převaděče bez izolace
Tento druh převodníku se používá, když je třeba změnit napětí relativně malým faktorem (obvykle méně než 4: 1), a pokud není požadavek na dielektrickou izolaci mezi vstupem a výstupem. V této skupině existuje pět primárních typů převodníků: Buck, Boost, Buck-Boost, Cuk a Charge-Pump Converters. Převaděče Buck-Boost a CUK mohou provádět obě napětí a zvyšovat úkoly. Na druhé straně je převodník náboje-pumpů vhodný pro posílení napětí nebo jeho obrácení, i když se obvykle používá pro aplikace s nižším výkonem.
Převaděče s izolací
V této kategorii převodníků se běžně používá vysokofrekvenční transformátor. Situace, kdy je vyžadována úplná izolace mezi výstupem a vstupním voláním pro izolované převodníky. V této skupině existuje četné typy převodníků, včetně převodníků s polovinou, plného můstku, zpětného a push-pull DC/DC. Všechny tyto převaděče nabízejí výhodu, že jsou obousměrné a jsou schopny dosáhnout vysokého snížení napětí nebo zvýšit poměry.
Faktory, které je třeba zvážit při navrhování převodníku DC-DC pro EV
Při výběru převodníku DC-DC pro EV je třeba zvážit několik faktorů. Jedním z důležitých faktorů je schopnost přenosu energie, protože převodník by měl být schopen poskytnout spolehlivý a rychlý přenos energie. Účinnost je dalším rozhodujícím faktorem, protože mělo by být převaděč schopen efektivně převádět a převést energii mezi zdroji energie a EV. Počet komponent a počtu komponent je také důležitý, protože nízký počet komponent může vést k kompaktnějšímu a nákladově efektivnějšímu převodníku. Převodník by navíc měl být schopen zvládnout vysoce výkonnou a vysokoúhelníkovou úroveň, takže je vhodný pro praktické EV aplikace. A konečně, implementace řídicího systému a výběr strategie kontroly by měla být zvážena, aby byla zajištěna správný provoz a výkon převodníku.
Výhody převaděčů DC-DC pro EV
Adaptovatelné převodníky DC-DC nabízejí efektivní přeměnu energie a mohou řešit omezení moderních energetických systémů.
Mnoho pomocných systémů a komponent ve vozidlech je navrženo tak, aby fungovalo na standardních úrovních automobilového napětí (např. 12 V). Protože EV často používají systémy baterie s vysokým napětím, DC-DC převodníky zajišťují kompatibilitu poskytnutím nezbytných úrovní napětí pro tyto komponenty.
Obousměrné převaděče jsou vhodné pro aplikace s nízkým napětím a mohou efektivně přenášet energii obnovitelné zdroje, ale nemusí být vhodné pro aplikace s vysokým napětím v důsledku nízkého zisku.
Obousměrné převodníky také pomáhají v aplikacích, jako je regenerační brzdění, kde lze energii generované během brzdění převést zpět na využitelnou energii a uloženo v hlavní baterii.
Izolované převodníky DC-DC poskytují základní bezpečnostní prvek v EV. Vytvářejí bariéru mezi komponenty s vysokým napětím, jako je trakční baterie, a systémy s nízkým napětím.