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Vicor模块化供电网络用于业界首次混合动力房车锦标赛

Delta Motorsport 负责为英国房车锦标赛的「战术提升」设计新的电池组和相关电子产品。利用模块化供电网络(PDN),该系统使用48VDC电源即可提供极高效能输出。

颇负盛名的英国房车锦标赛(BTCC)是一项始于1958年的悠久赛事。30多辆精心设计的赛车为获胜竞相角逐,令赛事精彩壮观。2022年,英国房车锦标赛将会增加一个新的项目,并将成为业界首个采用轻度混合动力汽车的大型房车锦标赛。

BTCC规定,驾驶员可以战术性地使用电动机提升车辆效能,并提高车辆加速能力。此合约已授予Cosworth Electronics,该公司把这项高度专业化的工作发包给Delta Motorsport。由于其在电子领域拥有多项工程声誉和专业技术,Delta Motorsport同意为这种「战术提升」设计新的电池组和相关运用之电子产品。

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Delta Motorsport设计的供电网络使用48VDC电源,为四个并联的DC-DC转换器供电,后者共同提供高达92安培的13.8V稳压电源(功率约 1.2千瓦)。负载由四个转换器共担,尽管只用三个转换器就可以完全支持负载但使用N+1四个转换器则提供了或航空级冗余。

该系统利用内建48VDC电源的模块化供电网络(PDN)实现了小体积、轻重量和高效能。48V电源为四个并联的 DC-DC 转换器供电,后者共同提供高达92安培的 13.8V 稳压电源(功率约 1.2 千瓦)。

全新的48V锂离子电池组采用创新型智能电源管理以及高功率密度DC-DC转换器和稳压系统。电池组为逆变器-马达组合供电,并接受其产生的再生电力回充,此高功率密度转换器解决方案可为汽车的所有电路和设备供电。这种架构实现的功率密度和电源管理水平可去除交流发电机系统,从而进一步减轻重量,提高效能与可靠性。

该系统利用模块化供电网络(PDN)实现了小体积、轻重量和高效能。PDN采用48VDC电源,为四个并联的DC-DC转换器供电,后者共同提供高达92安培的13.8V稳压电源(功率约 1.2千瓦)。负载由四个转换器共担,尽管只用三个转换器就可以完全支持负载但使用N+1四个转换器则提供了航空级冗余。

混合动力系统的三相无刷马达透过双向逆变器连接电池,双向逆变器将电池电源输送至马达,并将马达产生的再生电力回充到电池。

在前往启始维修道的限速行驶过程中,马达以纯电动模式(仅马达,无内燃机)驱动车辆,然后当驾驶员要在比赛中提升效能时,马达以轻度混合动力模式(与内燃机一起)驱动车辆。

创新型电池组智能与管理

电池组包括电池管理系统,该系统可控制所有电池电压,并确保电池在与马达-逆变器控制器通讯的同时,随时处理可能出现的最大充电和放电电压。该系统根据电池充电状态(SoC),不断运算并向控制器更新电池能提供或接受的电流量。在低SoC下必须降低功率需求,而在高SoC下必须限制再生发电。

该系统还可实时监控所有电池的温度,并将结果回馈到可用的功率运算中。此外,如果出现问题,它可以打开接触极,安全地与电池组隔离。并且支持资料日志和诊断,以记录DC-DC转换器的效能。这不仅能检查故障状态,还可提供有关所有车辆上输送的准确电流量的回授。

Vicor DC-DC 转换器电源模块

DC-DC转换器电源系统使用四个Vicor DCM3623 隔离式稳压DC-DC转换器ChiP电源模块,从电池组提供13.8V稳压输出,电流最高可达92安培。由于其小巧纤薄的外形,它们在安装后与电池单元之间延伸的微孔冷却板直接热接触。

由Delta Motorsport设计的Vicor供电网络

将最大体积留给供电的电池单元而不是电源电子产品,这一点至关重要。因此,Vicor供电网络展现出了重大的优势,DCM模块的可扩充性和易于并联实现了模块化电源架构,让Delta在不牺牲功率的前提下将DC-DC PDN客制化为他们所需的小尺寸。

Vicor模块化电源元件在初始的电池组测试中表现优异,无需降转运行,也没有任何电压骤降问题。未来的电动汽车将不可避免地需要更小、更轻及更有效率的电源电子产品来满足日益成长的效能需求。随著制造商转而采用48V电池来处理这种高功率,Vicor模块化方法可以透过更小、更轻的缆线和连接器来提高供电网络效率,从而降低功耗和重量。

Delta Motorsport还采用了Vicor PI3105,这是一种用于不断电供应系统(UPS)的小型60W隔离式转换器。它能向电池组电子设备供电,以便在与车辆电源隔离时维持安全系统。UPS还允许电子设备的供电独立于车辆,以实现系统检查的远程连接。

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