Помислете за дните, когато полупроводниците не са били често срещани, когато трудността се е развила в увеличаванетоDCнапрежения за инициативи с ниска мощност. Серия от вибраторни вериги, преобразуваниDC to ACи след това засилването на напрежението бяха използвани стъпаловидни трансформатори. Веригата на токоизправителя беше крайната граница, тъй като активира преобразуването на постоянен ток. Приведен е комплект за генератор на двигателя за условия с висока мощност, като действието на двигателя върти генератора, за да осигури необходимото напрежение на натоварването.
Въпреки че тези стратегии бяха успешни, те бяха скъпи и неефективни, но въпреки това останаха популярни поради липсата на други възможности. С появата на захранващи полупроводници и интегрални схеми, DC захранването, базирано на трансформатора, използва високочестотен променлив ток за модулиране на напрежението, се очертава като ясен победител в приложенията на електрически превозни средства (EV). Токоизпълнителите бяха използвани за преобразуване на променливотоковата мощност обратно в постоянен ток, което прави възможно динамичното регулиране на напрежението.
Защо EV се нуждаят от DC-DC конвертори
За да задоволят увеличените нужди от мощност на EV и хибридни превозни средства, напрежението на батерията се е увеличило до диапазона от 300 V до 800 V, въпреки че текущите потоци и сложността на кабела са останали разумни. Въпреки това, не всички електрически товари в автомобила работи върху тези напрежения, където идва конверторът на DC-DC. Този многофункционален компонент, понякога наричан спомагателен модул за захранване (APM), може да бъде намерен във всяко електрическо или хибридно превозно средство, което използва батерия с високо VELTAGE.
DC -DC преобразувателите за EVs често попадат в една от двете категории - тези, които слизат с високи напрежения (конвертори на Buck) или мост пролуки с ниско напрежение, като се активизират (усилватели на преобразуватели). Например, основният DC-DC преобразувател на автомобила е отговорен за намаляване на напрежението от батерията до стандартния 12 V, който след това се използва от голямо разнообразие от системи, включително фарове, помпи и двигатели на прозореца. Адаптивността на този конвертор го прави идеален за изпълнение на голямо разнообразие от изисквания за натоварване. В определени сценарии, DC-DC преобразувателите са призовани да се справят с двупосочни задачи, обхващайки както функциите за увеличаване на напрежението, така и за намаляване, често срещани в леки хибридни настройки.
Общи видове DC-DC конвертори в EVS
DC/DC конверторите могат да бъдат често класифицирани в две основни категории:
Конвертори без изолация
Този вид преобразувател попада в употреба, когато има нужда от промяна на напрежението със сравнително малък фактор (обикновено по -малко от 4: 1) и когато няма изискване за диелектрична изолация между входа и изхода. В рамките на тази група има пет основни типа конвертори: долар, тласък, Buck-Boost, CUK и зарядни помпа преобразуватели. Преобразувателите на Buck-Boost и CUK могат да изпълняват и двете напрежения намаляват и увеличават задачите. От друга страна, конверторът за зареждане на заряд е подходящ или за увеличаване на напрежението, или за инвертиране, въпреки че обикновено се използва за приложения с по-ниска мощност.
Конвертори с изолация
В тази категория конвертори обикновено се използва високочестотен трансформатор. Ситуации, при които се изисква пълна изолация между изхода и входното повикване за изолирани конвертори. В тази група съществуват множество видове конвертори, включително полумоб, пълен мост, Fly-back, напред и Push-Pull DC/DC конвертори. Всички тези преобразуватели предлагат предимството да бъдат двупосочни и са способни да постигнат съотношения на високо напрежение или увеличаване.
Фактори, които трябва да се вземат предвид при проектирането на DC-DC конвертор за EV
При избора на DC-DC конвертор за EV, има няколко фактора, които трябва да се вземат предвид. Важен фактор е способността за пренос на енергия, тъй като конверторът трябва да може да осигури надежден и бърз пренос на енергия. Ефективността е друг решаващ фактор, тъй като конверторът трябва да може да преобразува и прехвърля мощност между енергийните източници и EV. Броят на компонентите и броя на компонентите също е важен, тъй като ниският брой на компонентите може да доведе до по-компактен и рентабилен преобразувател. Освен това, конверторът трябва да може да се справи с нивата с висока мощност и висок ток, което го прави подходящ за практически EV приложения. И накрая, трябва да се вземат предвид прилагането на системата за управление и изборът на стратегия за контрол, за да се гарантира правилната работа и ефективност на конвертора.
Предимства на DC-DC конверторите за EVS
Адаптивните конвертори на DC-DC предлагат ефективно преобразуване на енергия и могат да се справят с ограниченията на съвременните енергийни системи.
Много спомагателни системи и компоненти в превозните средства са проектирани да работят при стандартни нива на автомобилно напрежение (напр. 12 V). Тъй като EVs често използват системи за батерии с по-високо напрежение, DC-DC преобразувателите гарантират съвместимост, като осигуряват необходимите нива на напрежение за тези компоненти.
Двупосочните преобразуватели са подходящи за приложения с ниско напрежение и могат да прехвърлят възобновяема енергия ефективно, но може да не са подходящи за приложения с високо напрежение поради ниско усилване.
Двупосочните преобразуватели също помагат в приложения като регенеративно спиране, където енергията, генерирана по време на спиране, може да бъде преобразувана обратно в използваема енергия и да се съхранява в основната батерия.
Изолираните DC-DC конвертори осигуряват основна функция за безопасност в EVS. Те създават бариера между компонентите с високо напрежение, като сцеплението на батерията и системите с ниско напрежение.