PUMBAA מאַכט צושטעל פֿאַר עלעקטרישע וועהיקלעס PPS550

העכסט אינטעגרירטע עלעקטרישע אינטעגראַציע

אויטאמאטיוו גראַד פּלאַן, ASIL קאַמפּאַטאַבאַל

שטיצן V2L, V2G, V2V און אנדערע מולטי-סצענע רעקווייערמענץ

קלענערע און לייטערע פּלאַן, סטאַביל טעכנישע פאָרשטעלונג און הויך עפעקטיווקייט

פליסיק-געקילט קילן מעטאָד, שנעל היץ דיסיפּיישאַן, שטויבפּרוף און נידעריק ראַש

קייפל שוץ פונקציעס אַזאַ ווי EMC, וואָולטידזש קעגנשטעל, ינסאַליישאַן, ווייבריישאַן און עלעקטרישע שוץ

צוטיילונג און קאנטראל פון הויך-וואָולטידזש דעוויסעס פון די גאנצע פאָרמיטל דורך די גאנצע פאָרמיטל קאָנטראָל אַפּאַראַט צו ענשור די זיכערקייַט פאָרשטעלונג פון יעדער סיסטעם

● שטאַרקע האַרדווער קאָנפיגוראַציע
די הויפּט קאָמפּאָנענטן אַדאַפּט אָטאַמאָטיוו קאָמפּאָנענטן צו פֿאַרבעסערן פּראָדוקט רילייאַבילאַטי;

● עפעקטיווער אפעראציע
קאָנטראָללער עפעקטיווקייט קען זיין ביז 98%, הויך מאַכט געדיכטקייט, אַפּלאַקיישאַנז מער פלעקסאַבאַל;

● פאַרלעסלעך פּראַטעקטיוו פּלאַן
דער אַלגעמיינער שוץ־לעוועל איז הויך און די אַרבעטס־טעמפּעראַטור־קייט איז ברייט, אַזוי קען עס זיך בעסער צופּאַסן צו אַלע מינים שווערע אַפּליקאַציע־סביבות.

הקדמה: ווען איר שטעקט אריין אן עלעקטרישן אויטא (EV) אין א טשאַרדזשינג הויפן, ווי אזוי פארוואנדלט זיך וועקסלשטראָם (AC) אין דעם גלייכשטראָם (DC) וואס די באַטעריע פארלאנגט? דער "אומבאַזונגענער העלד" הינטער דעם קריטישן קאָנווערסיע פּראָצעס איז דער EV On-Board Charger (OBC). אלס דער "בריק" וואס פארבינדט עקסטערנע טשאַרדזשינג אינפראַסטרוקטור און די באַטעריע, באַשטימט די פאָרשטעלונג פון OBC גלייך די טשאַרדזשינג עפעקטיווקייט, דרייווינג זיכערקייט, און דיסטאַנץ. דער אַרטיקל וועט גאָר דעקאָדירן די טעכנישע סודות פון דעם "טשאַרדזשינג קאָר" דורך אויספאָרשן זיין דעפיניציע, פונקציעס, אַרבעט פּרינציפּן, און טעקנאַלאַדזשיקאַל טרענדס.

I. OBC דעפֿיניציע: די EV'ס "טשאַרדזשינג איבערזעצער"

OBC (אויף-באָרד טשאַרדזשער), ממש "אויף-באָרד טשאַרדזשער," איז אַ קערן קאָמפּאָנענט אין אַן עלעקטרישן דרייוו סיסטעם פון אַן עלעקטרישן אויטאָ, פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר קאָנווערטירן וועקסלשטראָם צו גלייכשטראָם. אין זײַן עסענץ איז עס אַ "געווידמעט מאַכט קאָנווערטער" וואָס פּראַסעסירט וועקסלשטראָם (למשל, 220V היים טשאַרדזשערס אָדער 380V קאמערציעלע שנעל טשאַרדזשערס) דורך טשאַרדזשינג פּיילס אין די הויך-וואָולטידזש גלייכשטראָם (למשל, 400V/800V) וואָס איז נויטיק פֿאַר דער באַטאַרייע דורך רעקטיפיקאַציע, פֿילטערינג און וואָולטידזש טראַנספאָרמאַציע. עס אַדזשאַסטירט אויך דינאַמיש די טשאַרדזשינג פּאַראַמעטערס באַזירט אויף באַטאַרייע באַדינגונגען (למשל, שטאַט פון טשאַרדזש (SOC), טעמפּעראַטור) צו ענשור זיכער און עפעקטיוו טשאַרדזשינג.

אין פּשוטע ווערטער, די OBC אַקט ווי אַ "איבערזעצער":

·איינגאנג: AC פון פונדרויסנדיקע טשאַרדזשינג פּיילס;

·פאַראַרבעטונג: קאָנווערטירט וועקסלשטראָם צו הויך-וואָולטידזש גלייךשטראָם דורך מאַכט עלעקטראָניק;

·אויסגאַנג: סטאַבילע גלייכשטראָם צוגעפּאַסט צו די באַטאַרייע'ס טשאַרדזשינג באדערפענישן, וואָס ערמעגליכט "פּינקטלעכע טשאַרדזשינג".

(AC טשאַרדזשינג)

II. הויפּט פונקציעס פון OBC: צווייפאַכיקע זיכערהייטן פֿאַר טשאַרדזשינג עפעקטיווקייט און זיכערקייט

די OBC'ס פונקציעס קענען צוזאמענגענומען ווערן ווי "דריי קערן קייפּאַבילאַטיז + צוויי שטיצנדיק סיסטעמען," וואָס דעקן דעם גאַנצן טשאַרדזשינג פּראָצעס פון אָנהייב ביז סוף (זען פיגור 1).

2.1 פונקציע 1: מאַכט קאָנווערסיע—"פּינקטלעכע איבערזעצונג" פון AC צו DC

די הויפּט אויפגאַבע פון ​​OBC איז צו קאָנווערטירן AC צו DC, וואָס נעמט אַרײַן דריי טריט: רעקטיפיקאַציע → פֿילטערינג → וואָולטאַזש טראַנספאָרמאַציע.

·גלייכשטראָם: קאָנווערטירט וועקסלשטראָם (למשל, 220V/50Hz) אין פּולסירנדיקע גלייךשטראָם (מיט באַדייטנדיקע האַרמאָניקעס) ניצנדיק אַ דיאָד גלייכשטראָם בריק.

·IFiltern: אַראָפּנעמען האַרמאָניקעס דורך אינדוקטאָרן (L) און קאַפּאַסיטאָרן (C) צו אַרויסגעבן גלאַט גלייכשטראָם (ריפּל ≤5%).

·וואָולטאַזש טראַנספאָרמאַציע: אַדזשאַסטירט וואָולטאַזש דורך אַ DC-DC קאָנווערטער (למשל, LLC רעזאָנאַנט טאָפּאָלאָגיע) צו פּאַסן די טשאַרדזשינג רעקווייערמענץ פון יחיד באַטאַרייע סעלז (למשל, 4.2V/צעל).

טעכנישע דעטאלן: נעמט טעסלא מאָדעל 3'ס OBC אלס א ביישפיל. ניצנדיק SiC MOSFET + LLC רעזאנאנטע טאָפּאָלאָגיע, קאָנווערטירט עס 380V AC צו 400V DC מיט א קאָנווערסיע עפעקטיווקייט פון ביז 97% (פאַרגליכן מיט 85%-90% פֿאַר טראַדיציאָנעלע סיליקאָן-באַזירטע IGBT לייזונגען).

2.2 פונקציע 2: טשאַרדזשינג קאָנטראָל—"אינטעליגענט מענעדזשער" פֿאַר דינאַמיש אַדזשאַסטמענט

די OBC אַדזשאַסטירט דינאַמיש דעם טשאַרדזשינג קראַנט און וואָולטידזש באַזירט אויף באַטאַרייע באדינגונגען (SOC, טעמפּעראַטור) און באַניצער באדערפענישן (שנעל/פּאַמעלעך טשאַרדזשינג) צו פאַרמייַדן אָוווערטשאַרדזשינג, אָוווערכיטינג, אָדער אונטערטשאַרדזשינג. איר קאָנטראָל לאָגיק כולל:

קאנסטאנטע שטראָם (CC) טשאַרדזשינג: ביי נידעריקע SOC (

קאנסטאנטע וואלטאזש (CV) אויפלאדונג: ווען SOC קומט אן צו פול (>80%), ווערט דער שטראם פארקלענערט (למשל, 20A) כדי צו האלטן א קאנסטאנטע וואלטאזש (למשל, 4.2V/צעל).

טעמפּעראַטור קאָמפּענסאַציע: טשאַרדזשינג קראַנט איז רידוסט ביי הויך טעמפּעראַטורן (>45°C) צו ויסמיידן טערמאַל אַנטלויפן; ביי נידעריק טעמפּעראַטורן (

2.3 פונקציע 3: זיכערהייט שוץ—"היטער" פון דעם טשאַרדזשינג פּראָצעס

די OBC איז אויסגעשטאַט מיט קייפל שוץ מעקאַניזמען צו ענשור זיכערהייט:

איבערוואָולטאַזש/אונטערוואָולטאַזש שוץ: שניידט אויטאָמאַטיש אָפּ אויב די אַרייַנגאַנג וואָולטאַזש איז העכער 480V (געשעפטלעכע שנעל-טשאַרדזשינג) אָדער פאַלט אונטער 90V (היים-טשאַרדזשערס).

איבערשטראָם שוץ: אַקטיוויזירט אַ פיוז (1500A שנעל-אַקטינג) אויב דער טשאַרדזשינג קראַנט איז העכער ווי די רייטאַד ווערט (למשל, 200A).

קורץ-קרייַז שוץ: דיסקאָנעקט מאַכט אין 1ms אויב אַ רעזולטאַט קורץ קרייַז איז דעטעקטעד (קראַנט ספּייקס 10x).

·אינסולאציע מאָניטאָרינג: קאָנטראָלירט קעסיידער די איזאָלאַציע קעגנשטעל פון די הויך-וואָולטידזש קרייַז (מוז זיין ≥100MΩ) צו פאַרמייַדן ליקאַדזש ריסקס.

(גלייכשטראָם טשאַרדזשינג)

III. OBC ארבעטס-פרינציף: פיר-סטעפּ קאנווערזיע פון ​​AC צו DC

דער ארבעטס פּרינציפּ פון OBC קען ווערן פאַרפּשוטעט אין אַ פארמאכט-לופּ פּראָצעס: ​אינגאַנג → רעקטיפיקאַציע → פֿילטערינג → וואָולטאַזש טראַנספאָרמאַציע → אַוטפּוט.

3.1 אריינגאנג: באקומען עקסטערנע AC

די OBC פארבינדט זיך צו טשאַרדזשינג פּיילס דורך טשאַרדזשינג אינטערפייסיז (למשל, CCS, GB/T) צו באַקומען AC. וואָולטאַזש און פרעקווענץ ווערייִרן לויט ראַיאָן (למשל, 220V/50Hz פֿאַר כינעזישע היימען, 230V/50Hz פֿאַר אייראָפּעיִשע היימען, 380V/50Hz פֿאַר קאמערציעלע שנעל טשאַרדזשערס).

3.2 רעקטיפיקאציע: קאָנווערטירן וועקסלשטראָם צו פּולסירנדיקן גלייכשטראָם

א דיאד גלייכרעכטער בריק (למשל, דריי-פאזישער פול-בריק גלייכרעכטער) פארוואנדלט וועקסלשטראם צו פולסירנדיקער גלייכשטראם (מיט אומגלייכע כוואַליעפאָרמען און באַדייטנדיקע האַרמאָניקעס). למשל, 380V דריי-פאזישער וועקסלשטראם ווערט ~513V פולסירנדיקער גלייכשטראם נאך גלייכרעכטן (V_DC = 1.35 × ליניע וואָולטאַזש).

3.3 פילטערירן: עלימינירן האַרמאָניקעס פֿאַר גלאַט גלייכשטראָם

אן LC פילטער (אינדוקטאר + קאפאציטאר) נעמט אוועק הויך-פרעקווענץ הארמאניקעס (למשל, 10kHz–1MHz) פון פולסירנדיקן גלייכשטראָם, ארויסגעבנדיק גלאטן גלייכשטראָם מיט א ריפל ≤5% (למשל, 510V).

3.4 וואָולטאַזש טראַנספאָרמאַציע: אַדזשאַסטינג וואָולטאַזש צו גלייַכן באַטאַרייע באדערפענישן

א גלייכשטראָם-גלייכשטראָם קאָנווערטער (למשל, LLC רעזאָנאַנט טאָפּאָלאָגיע, פאַזע-געשיפט פול-בריק טאָפּאָלאָגיע) טרעט די גלאַטע גלייכשטראָם אַרויף אָדער אַראָפּ צו דער באַטעריע'ס פארלאנגטער וואָולטאַזש (למשל, 400V/800V). למשל:

·טעסלאַ מאָדעל 3'ס OBC טרעט אַראָפּ 510V DC צו 400V צו לאָדן זיין 400V באַטאַרייע סיסטעם.

·פּאָרשע טייקאַן'ס OBC שטיצט 800V הויך וואָולטאַזש, גלייך טשאַרדזשינג זיין 800V באַטאַרייע.

3.5 אויסגאַנג: סטאַביל מאַכט צושטעלן מיט דינאַמיש אַדזשאַסטמאַנט

די לעצטע גלייכשטראָם ווערט טראַנסמיטירט צו דער באַטעריע דורך אַ הויך-וואָולטידזש באַס. דערווייל, די OBC מאָניטאָרירט קעסיידער די באַטעריע'ס סטאַטוס דורך די באַטעריע פאַרוואַלטונג סיסטעם (BMS) און אַדזשאַסטירט דינאַמיש די אַרויסגאַנג קראַנט/וואָולטידזש (למשל, 100A בעת שנעל טשאַרדזשינג, 20A בעת פּאַמעלעך טשאַרדזשינג).

(עלעקטרישע אויטאָ טשאַרדזשינג הויפן / עלעקטרישע פאָרמיטל טשאַרדזשינג סטאַנציע)

IV. טעכנאלאגישע עוואלוציע פון ​​OBC: פון "אומעפעקטיוו" צו "אולטרא-שנעלער טשאַרדזשינג" רעוואלוציע

פריע OBCs, באגרענעצט דורך סיליקאן-באזירטע דעווייסעס (למשל, IGBTs), האבן געהאט עפעקטיווקייט פון בלויז 85%-90% און האבן נישט געשטיצט שנעלע טשאַרדזשינג (מאַכט ≤7.2kW). מיטן אדאפטירן ברייט-באַנדגאַפּ דעווייסעס (למשל, SiC MOSFETs) און הויך-פרעקווענץ טאָפּאָלאָגיעס, האט OBC פאָרשטעלונג דערגרייכט "שפּרינגען-פאַרבעסערונגען":

4.1 עפעקטיווקייט פֿאַרבעסערונג: פֿון 85% ביז איבער 97%

SiC MOSFETs האָבן 50% נידעריקערע קאַנדאַקשאַן פארלוסטן און העכערע סוויטשינג פרעקווענצן (ביז 100kHz) ווי סיליקאָן IGBTs, שטופּנדיק OBC עפעקטיווקייט ווייַטער פון 97% (למשל, טעסלאַ מאָדעל 3'ס OBC דערגרייכט 97.5% עפעקטיווקייט).

4.2 מאַכט אַפּגרעיד: פֿון 7.2kW צו איבער 350kW+

הויך-פרעקווענץ טאָפּאָלאָגיעס (למשל, LLC רעזאָנאַנס) רעדוצירן די גרייס פון מאַגנעטישע קאָמפּאָנענטן, וואָס ערמעגליכט העכערע מאַכט. ביישפילן אַרייַננעמען: [ספּעציפֿישע ביישפילן אויסגעלאָזט פֿאַר קורץקייט]

4.3 באַנד און קאָסטן אָפּטימיזאַציע: אינטעגרירטע פּלאַן

דורך "טשיפּ-לעוועל אינטעגראַציע" (למשל, אינטעגרירן OBC מיט DC-DC קאָנווערטערס אין איין מאָדול), ווערט OBC באַנד רעדוצירט מיט 30% און קאָסטן מיט 20% (למשל, BYD Han EV'ס OBC נעמט נאָר 0.05m³).

(ארבעטס-סצענאַר פון אן איינגעבויטע טשאַרדזשער)

V. צוקונפטיגע טרענדס: OBC'ס "אינטעליגענטיזאציע" און "אינטעגראציע"

ווי עלעקטרישע וועהיקלעס אַנטוויקלען זיך אין "אינטעליגענטע מאָביליטעט טערמינאַלן," וועלן OBC פונקציעס און פאָרשטעלונג ווייטער פֿאַרבעסערן. דריי שליסל טרענדס פֿאַרדינען אויפֿמערקזאַמקייט:

(אויף-באָרד טשאַרדזשער ראַם)

VI: אינטעגראַציע: "מולטי-דאָמעין פיוזשאַן" יוניפייד דיזיין

6.1 טראדיציאנעלע OBCs זענען זעלבשטענדיקע קאמפאנענטן (גרויס און טייער). צוקונפטיגע OBCs וועלן דערגרייכן אינטעגראציע דורך:

OBC + DC-DC אינטעגראַציע: צונויפגיסן דעם איינגעבויטן טשאַרדזשער מיט אַ DC-DC קאָנווערטער אין איין מאָדול (למשל, טעסלאַ מאָדעל 3'ס "צוויי-אין-איין" טשאַרדזשינג מאָדול), רעדוצירן דעם באַנד מיט 30% און קאָסטן מיט 20%.

·OBC + BMS אינטעגראַציע: איינשטעלן באַטאַרייע סטאַטוס מאָניטאָרינג (למשל, SOC, טעמפּעראַטור) צו רעדוצירן קאָמוניקאַציע לעטאַנסי מיט די BMS (פון 100ms צו 10ms).

6.2 הויך עפעקטיווקייט: פּאָפּולאַריזאַציע פון ​​800V הויך-וואָולטידזש פּלאַטפאָרמעס און ברייט-באַנדגאַפּ דעוויסעס

800V הויך-וואָולטידזש פּלאַטפאָרמעס (למשל, Porsche Taycan, XPeng G9) וועלן ווערן מיינסטרים, און דאַרפן OBCs צו שטיצן העכערע וואָולטידזשעס (800V–1000V). דערווייל, ברייט-באַנדגאַפּ דעוויסעס (SiC/GaN) וועלן שטופּן עפעקטיווקייט ווייטער פון 98% (למשל, Huawei DriveONE OBC דערגרייכט אַ שפּיץ עפעקטיווקייט פון 98.5%).

6.3 אינטעליגענץ: קא-עוואלוציע מיט אויטאנאמישן דרייווינג

OBCs וועלן זיך טיף אינטעגרירן מיט אויטאנאמישע דרייווינג סיסטעמען (ADS) צו ערמעגליכן "פאראויסזאגנדיקע טשאַרדזשינג":

· וועג צושטאנד פאראויסזאגונג: ניצן ADS נאַוויגאַציע דאַטן (למשל, אַ שנעל טשאַרדזשער 3 קילאָמעטער פאָרויס) צו פאָרהייצן די באַטאַרייע (פאַרבעסערן טשאַרדזשינג עפעקטיווקייט).

·לאָד קאָאָרדינאַציע: דינאַמיש אַדזשאַסטירן די טשאַרדזשינג מאַכט באַזירט אויף אויטאָנאָמיש דרייווינג באדערפענישן (למשל, צייטווייליק רעדוצירן קראַנט צו פּרייאָריטיזירן מאָטאָר מאַכט בעשאַס אָוווערטייקינג).

·OTA אַפּגרעידס: אַפּדייטן OBC קאָנטראָל אַלגעריטמען דורך וואָלקן (למשל, אָפּטימיזירן שנעל-טשאַרדזשינג סטראַטעגיעס) צו קעסיידער פֿאַרבעסערן פאָרשטעלונג.

מסקנא

די EV OBC איז דער "הויפּט צענטער" וואָס פֿאַרבינדט עקסטערנע טשאַרדזשינג צו דער באַטאַרייע. אירע טעכנאָלאָגישע דורכברוכן באַשטימען גלייך טשאַרדזשינג עפעקטיווקייט, דרייווינג זיכערקייט און רייכווייט. פֿון די פֿריִע "אומעפֿעקטיווע קאָנווערטערס" ביז די היינטיקע "ולטראַ-שנעלע טשאַרדזשינג קלוגע טערמינאַלן," די עוואָלוציע פֿון די OBC האט נישט בלויז באַשנעלערט EV אַדאַפּשאַן, נאָר אויך געוואָרן אַ שליסל ענייבלער פֿון ענערגיע-עפֿעקטיווע נוצן אונטער די "צווייפֿאַכיקע קאַרבאָן" צילן.

אין דער צוקונפט, מיט דער טיפער אינטעגראציע פון ​​אינטעגראציע, הויך-עפעקטיווקייט, און אינטעליגענטע טעכנאלאגיעס, וועט די OBC ווייטער עפענען דעם פאטענציאל פון עלעקטרישע וועהיקלעך, מאכנדיג "אויפלאדן אזוי שנעל ווי אויפטאנקען" א רעאליטעט.