鋰離子電池技術的不斷進步,賦予了電動車輛比以往任何時候都更長的行駛里程、更快的加速度和更大的馬力。然而,如今在路上行駛的大多數電動車輛仍然攜帶一個 12 V 鉛酸電池作為備用電源。這是為什麼呢? ![]() 鉛酸電池之遺留問題 廉價而可靠的鉛酸電池已經存在了 100 多年,包括在 1890 年代早期版本的電動車輛中運用。它提供了啟動內燃機所需的高電流 (在寒冷條件下 500 A 電流可持續 5 秒),並且 ICE 車輛的整個電力子系統設計為在引擎關閉時由 12 V 電池供電。 隨著汽車產業在 1990 年代末開始使用混合動力或插電式混合動力電動車輛實現電氣化,依然需要鉛酸電池,因為仍有汽油引擎需要啟動。![]() 沒有引擎的汽車怎麼辦? 即使不需要 500 A 的峰值輸出電流來啟動汽油引擎,大多數純電動車輛仍然使用這種重型電池,在馬達不運轉時為所有電力子系統提供 12 V 的電源。在純電動車輛中免除 12 V 電池的想法聽起來很簡單,但在實現之前還需要解決幾個問題:
那麼,究竟怎麼樣才能免除 12 V 電池? 若要完全免除 12 V 電池,需要一個耐用的電源供應器,可以安全地從高壓電池組中汲取電力。它需要具備廣泛的輸入電壓範圍,理想情況下為 30 VDC 至 1000 VDC,以覆蓋 400 V 和 800 V 標準電池電壓,以及運轉正常的安全關鍵應用的 30 V 操作。 它需要高效地降低工作溫度並最大限度地減少牽引電池的放電。此外,還需要具有較低的元件數量,從而節省空間並提高可靠性。 Power Integrations 符合 AEC-Q100 認證的 InnoSwitch3-AQ 系列返馳式切換開關 IC,具有 900 V PowiGaN開關,是此類電源供應器的理想解決方案。該裝置使用 FluxLink™ 回授連結,為二次側控制提供高達 5000 VRMS 的增強型絕緣。在沒有外部電路的情 最新設計範例 DER-953Q 現在可以在 power.com 網站下載。這款小型 100 W 電源供應器使用 InnoSwitch3-AQ,無需在電動車輛中使用 12 V 電池。如需詳細資訊,請下載 DER-953Q 設計範例報告和 InnoSwitch3-AQ 產品規格型錄。 參考資料: Porwe Integratinos官方網站 常見問與答 Q1: 使用InnoSwitch3-AQ是否可以在1000VDC的輸入條件下工作? A: 可以的。InnoSwitch3-AQ除了有內包900V PowriGaN開關的產品,也還有其他不同耐壓規格的開關可供選擇,其中也內包1700V SiC開關的產品。
Q2: 使用InnoSwitch3-AQ最大功率可以滿足100W的設計嗎? A: 可以的。但實際上還是要考量到溫度表現、環境溫度的限制,如果散熱做得很好,就能獲得更高的功率。
Q3: 使用InnoSwitch3-AQ設計100W電源,需要多大的散熱片? A: 是可以不需要額外的散熱器。實際上InnoSwitch3-AQ的熱源會透過IC本身的Source引腳,將溫度導到PCB銅箔上做散熱。只要PCB的銅箔散熱面積夠大,是可以做到無散熱器的設計。
Q4: 使用InnoSwitch3-AQ設計系統電源,就可以不需要使用12V電池嗎? A: 這沒有一定的標準答案。仍須依據車載系統上的電源模塊設計及配置方式而決定,基本上12V電池是車輛最容易損壞的部件之一,所以縮小12V電池的大小已是趨勢。
Q5: 為何輸入電壓範圍要支持到30V? A: 這牽涉到車輛安全設計,大電池的電壓有可能會低於60V以下。主要是因為當電動車發生碰撞或是安全性疑慮的故障時,大電池必須在規範時間內,將400V或是800V的電池能量釋放到安全電壓60V以內。所以作為應急電源使用的電源模塊,輸入電壓需要考慮到最低電壓30V設計。 |