به روزهایی فکر کنید که نیمه هادی ها مشترک نبودند ، وقتی مشکل در حال افزایش استدی سیولتاژ برای ابتکارات کم مصرف. مجموعه ای از مدارهای ویبراتور تبدیل شده استDC به AC، و سپس از ترانسفورماتورهای پله ای برای تقویت ولتاژ استفاده شد. مدار یکسو کننده مرز نهایی بود زیرا باعث تبدیل DC شد. مجموعه ای از ژنراتور برای شرایط پر قدرت وارد شده است که عملکرد موتور در حال چرخش ژنراتور برای تأمین ولتاژ بار مورد نیاز است.
اگرچه این استراتژی ها موفقیت آمیز بودند ، اما به دلیل عدم وجود گزینه های دیگر ، گران و ناکارآمد بودند ، اما به دلیل عدم وجود گزینه های دیگر ، محبوب شدند. با ظهور نیمه هادی های قدرت و مدارهای یکپارچه ، منبع تغذیه DC مبتنی بر ترانسفورماتور که از ورودی AC با فرکانس بالا برای تعدیل ولتاژ استفاده می کند ، به عنوان برنده واضح در برنامه های کاربردی وسیله نقلیه برقی (EV) ظاهر شده است. برای تبدیل قدرت AC به DC ، از یکسونجها استفاده شد و باعث می شود تنظیم ولتاژ پویا امکان پذیر شود.
چرا EV به مبدل های DC-DC احتیاج دارند
برای پاسخگویی به افزایش نیازهای EVS و وسایل نقلیه هیبریدی ، ولتاژ باتری به 300 ولت به دامنه 800 ولت افزایش یافته است ، اگرچه جریان های فعلی و پیچیدگی کابل معقول مانده اند. با این حال ، تمام بارهای الکتریکی موجود در یک اتومبیل روی این ولتاژها ، جایی که مبدل DC-DC وارد می شود ، نیست. این مؤلفه چند منظوره ، که گاهی اوقات به عنوان ماژول برق کمکی (APM) گفته می شود ، ممکن است در هر وسیله نقلیه الکتریکی یا هیبریدی که از باتری با ولتاژ بالا استفاده می کند ، یافت شود.
مبدل های DC -DC برای EV ها اغلب در یکی از دو دسته قرار می گیرند - آنهایی که از ولتاژ بالایی پایین می روند (مبدل های باک) یا با قدم زدن (تقویت کننده های تقویت کننده) شکاف های ولتاژ کم را پل می کنند. به عنوان مثال ، مبدل اصلی DC-DC یک وسیله نقلیه وظیفه کاهش ولتاژ از باتری به 12 ولت استاندارد را دارد که سپس توسط طیف گسترده ای از سیستم ها از جمله چراغهای جلو ، پمپ ها و موتورهای پنجره استفاده می شود. سازگاری این مبدل باعث می شود تا برای رفع طیف گسترده ای از نیازهای بار ، ایده آل باشد. در سناریوهای خاص ، مبدل های DC-DC برای انجام وظایف دو طرفه فراخوانده می شوند ، که شامل هر دو توابع پله و ولتاژ و پله به پایین ، که اغلب در تنظیمات هیبریدی خفیف مشاهده می شوند.
انواع متداول مبدل های DC-DC در EVS
مبدل های DC/DC معمولاً به دو دسته اصلی طبقه بندی می شوند:
مبدل های بدون انزوا
این نوع مبدل در صورت نیاز به تغییر ولتاژ توسط یک عامل نسبتاً کوچک (معمولاً کمتر از 4: 1) مورد استفاده قرار می گیرد ، و در صورت عدم نیاز به جداسازی دی الکتریک بین ورودی و خروجی. در این گروه ، پنج نوع اصلی مبدل وجود دارد: مبدل های باک ، تقویت ، تقویت ، CUK و CHARD-PUMP. مبدل های Buck-Boost و CUK می توانند هر دو ولتاژ را کاهش دهند و وظایف را افزایش دهند. از طرف دیگر ، مبدل پمپ شارژ برای تقویت ولتاژ یا معکوس کردن آن مناسب است ، اگرچه به طور معمول برای کاربردهای قدرت پایین تر استفاده می شود.
مبدل هایی با انزوا
در این گروه از مبدل ها معمولاً از ترانسفورماتور با فرکانس بالا استفاده می شود. موقعیت هایی که جداسازی کامل بین خروجی و تماس ورودی برای مبدل های جدا شده لازم است. در این گروه انواع زیادی مبدل در این گروه وجود دارد ، از جمله مبدل های نیمه پل ، پل ، پرواز ، پشت ، به جلو و فشار کشش DC/DC. همه این مبدل ها مزیت دو طرفه بودن را ارائه می دهند و قادر به دستیابی به ولتاژ بالا یا افزایش نسبت هستند.
عواملی که باید هنگام طراحی مبدل DC-DC برای EV در نظر بگیرید
هنگام انتخاب مبدل DC-DC برای EV ، عوامل مختلفی در نظر گرفته شده است. یکی از عوامل مهم قابلیت انتقال نیرو است ، زیرا مبدل باید بتواند انتقال انرژی قابل اعتماد و سریع را فراهم کند. کارآیی یکی دیگر از عوامل مهم است ، زیرا مبدل باید بتواند به طور مؤثر قدرت بین منابع انرژی و EV را تبدیل و انتقال دهد. تعداد مؤلفه ها و تعداد مؤلفه ها نیز مهم است ، زیرا تعداد مؤلفه های پایین می تواند به یک مبدل فشرده تر و مقرون به صرفه تر منجر شود. علاوه بر این ، مبدل باید بتواند سطح با قدرت بالا و جریان بالا را تحمل کند و آن را برای برنامه های EV عملی مناسب می کند. سرانجام ، اجرای سیستم کنترل و انتخاب استراتژی کنترل باید در نظر گرفته شود تا از عملکرد و عملکرد مناسب مبدل اطمینان حاصل شود.
مزایای مبدل های DC-DC برای EV
مبدل های سازگار DC-DC تبدیل انرژی کارآمد را ارائه می دهند و می توانند محدودیت های سیستم های انرژی مدرن را برطرف کنند.
بسیاری از سیستم ها و اجزای کمکی در وسایل نقلیه برای کار در سطح ولتاژ استاندارد خودرو (به عنوان مثال ، 12 ولت) طراحی شده اند. از آنجا که EV ها اغلب از سیستم های باتری با ولتاژ بالاتر استفاده می کنند ، مبدل های DC-DC با ارائه سطح ولتاژ لازم برای این مؤلفه ها ، سازگاری را تضمین می کنند.
مبدل های دو طرفه برای کاربردهای ولتاژ کم مناسب هستند و می توانند انرژی تجدید پذیر را به طور موثر منتقل کنند ، اما ممکن است به دلیل افزایش کم برای کاربردهای ولتاژ بالا مناسب نباشند.
مبدل های دو طرفه همچنین به برنامه هایی مانند ترمز احیا کننده کمک می کنند ، جایی که انرژی تولید شده در هنگام ترمز می تواند به انرژی قابل استفاده تبدیل شود و در باتری اصلی ذخیره شود.
مبدل های جدا شده DC-DC یک ویژگی ایمنی اساسی در EVS ارائه می دهند. آنها بین اجزای ولتاژ بالا مانند باتری کشش و سیستم های ولتاژ کم سدی ایجاد می کنند.