Ajattele takaisin päiviin, jolloin puolijohteet eivät olleet yleisiä, kun vaikeus on lisääntynytDCPienetehoisten aloitteiden jännitteet. Sarja vibraattoripiirejä muunnettunaDC AC: lle, ja sitten asteittaiset muuntajat käytettiin jännitteen lisäämiseen. Tasasuuntaajapiiri oli viimeinen raja, koska se käytti tasavirtamuunnoksen. Moottorin generaattorisarja tuotiin suuritehoisiin olosuhteisiin, moottorin toiminta kehitti generaattoria vaaditun kuormitusjännitteen aikaansaamiseksi.
Vaikka nämä strategiat olivat onnistuneita, ne olivat kalliita ja tehottomia, mutta ne pysyivät suosituina muiden vaihtoehtojen puuttumisen vuoksi. Power-puolijohteiden ja integroitujen piirien myötä muuntajapohjainen tasavirtalähde, joka käyttää korkeataajuista vaihtovirtatuloa jännitteen moduloimiseksi, on syntynyt selkeäksi voittajaksi sähköajoneuvojen (EV) sovelluksissa. Tasasuuntaajia käytettiin vaihtovirtavirran muuntamiseen takaisin tasavirtaan, mikä mahdollistaa dynaamisen jännitesäätelyn mahdolliseksi.
Miksi EVS tarvitsee DC-DC-muuntimia
EVS: n ja hybridi -ajoneuvojen lisääntyneiden tehontarpeiden tyydyttämiseksi akkujännitteet ovat lisääntyneet 300 V - 800 V: n alueelle, vaikka virtavirrat ja kaapelin monimutkaisuus ovat pysyneet kohtuullisina. Kaikkia autojen sähkökuormia näillä jännitteillä ei kuitenkaan ole, missä DC-DC-muunnin tulee sisään. Tämä monikäyttökomponentti, jota joskus kutsutaan apuvirtamoduuliksi (APM), ei löydy kaikista sähkö- tai hybridiajoneuvoista, jotka käyttävät korkean jännitteen akkua.
EV: n DC -DC -muuntimet jakautuvat usein kahteen luokkaan - niihin, jotka vähentävät korkeita jännitteitä (Buck -muuntimia) tai silta -alhaisen jännitteen aukkoja astumalla ylös (lisämuuntimet). Esimerkiksi ajoneuvon ensisijainen DC-DC-muunnin on vastuussa jännitteen vähentämisestä akuista vakiona 12 V, jota sitten käyttää monenlaisia järjestelmiä, mukaan lukien ajovalot, pumput ja ikkunamoottorit. Tämän muuntimen sopeutumiskyky tekee siitä ihanteellisen monenlaisten kuormitusvaatimusten täyttämiseen. Tietyissä skenaarioissa DC-DC-muuntimia pyydetään käsittelemään kaksisuuntaisia tehtäviä, jotka kattavat sekä jännitteen askel- että askel-alhaiset toiminnot, joita usein kohtaavat lievässä hybridi-asetuksissa.
Yleiset DC-DC-muuntimet EVS: ssä
DC/DC -muuntimet voidaan yleensä luokitella kahteen pääluokkaan:
Muuntimet ilman eristystä
Tällainen muunnin on käytetty, kun jännite on vaihdettava suhteellisen pienellä tekijällä (yleensä alle 4: 1), ja kun dielektristä eristämistä ei vaadita tulon ja ulostulon välillä. Tässä ryhmässä muuntimia on viisi ensisijaista tyyppiä: Buck, Boost, Buck-Boost, CUK ja Charge-Pump-muuntimet. Buck-boost- ja CUK-muuntimet voivat suorittaa molemmat jännitteet vähentävät ja lisäävät tehtäviä. Toisaalta latauspumpun muunnin soveltuu joko jännitteen lisäämiseen tai sen kääntämiseen, vaikka sitä käytetään tyypillisesti pienempiin tehonsovelluksiin.
Muuntimet eristyksissä
Tässä muuntimien luokassa käytetään yleisesti korkeataajuista muuntajaa. Tilanteet, joissa vaaditaan täydellinen eristäminen eristettyjen muuntimien lähtö- ja tulopuhelun välillä. Tässä ryhmässä on lukuisia muunnintyyppejä, mukaan lukien puoliltaan, täyden silta, perho-, eteenpäin ja push-pull DC/DC-muuntimet. Kaikki nämä muuntimet tarjoavat edun kaksisuuntaisesta ja kykenevät saavuttamaan korkean jännitteen vähenemisen tai lisäämisen suhteet.
Tekijät, jotka on otettava huomioon suunnitellessasi DC-DC-muunnin EV: lle
Kun valitset DC-DC-muuntimen EV: lle, on otettava huomioon useita tekijöitä. Yksi tärkeä tekijä on sähkönsiirtokyky, koska muuntimen tulisi pystyä tarjoamaan luotettava ja nopea energiansiirto. Tehokkuus on toinen ratkaiseva tekijä, koska muuntimen tulisi pystyä muuntamaan ja siirtämään teho tehokkaasti energialähteiden ja EV: n välillä. Komponenttien ja komponenttien lukumäärä on myös tärkeä, koska alhainen komponenttien määrä voi johtaa kompakti ja kustannustehokkaampaan muunnin. Lisäksi muuntimen tulisi pystyä käsittelemään suuritehoisia ja suuria virtoja, joten se sopii käytännöllisiin EV-sovelluksiin. Lopuksi on harkittava ohjausjärjestelmän toteutusta ja valvontastrategian valintaa muuntimen asianmukaisen toiminnan ja suorituskyvyn varmistamiseksi.
DC-DC-muuntimien edut EVS: lle
Mukautuvat DC-DC-muuntimet tarjoavat tehokkaan energian muuntamisen ja voivat käsitellä nykyaikaisten energiajärjestelmien rajoituksia.
Monet ajoneuvojen apujärjestelmät ja komponentit on suunniteltu toimimaan tavallisilla autojen jännitteet (esim. 12 V). Koska EV: t käyttävät usein korkeamman jännitteen akkujärjestelmiä, DC-DC-muuntimet varmistavat yhteensopivuuden tarjoamalla tarvittavat jännitteet näille komponenteille.
Kaksisuuntaiset muuntimet sopivat pienjännitesovelluksiin ja voivat siirtää uusiutuvaa energiaa tehokkaasti, mutta ne eivät välttämättä ole sopivia korkeajännitesovelluksiin alhaisen voiton vuoksi.
Kaksisuuntaiset muuntimet auttavat myös sovelluksissa, kuten regeneratiivinen jarrutus, jossa jarrutuksen aikana syntynyt energia voidaan muuntaa takaisin käyttökelpoiseksi energiaksi ja varastoida pääakkuun.
Eristetyt DC-DC-muuntimet tarjoavat välttämättömän turvaominaisuuden EVS: ssä. Ne luovat esteen korkeajännitekomponenttien, kuten vetoakun ja matalan jännitteiden järjestelmien, välillä.