INFAC采用Vicor高密度电源转换技术,实现48 V汽车区域架构
韩国 INFAC 公司推出了一款面向电动汽车的创新型 800V 电池组设计模块,该模块集成了一个高功率 800V 至 48V 隔离式稳压 DC-DC 转换器。该新设计通过减少高压线缆和连接器,提升了车辆性能与电源效率,并延长了续航里程。
INFAC 并未将 DC-DC 转换级视为分布式独立子系统,而是设计了在电源端进行降压的方案,以实现整车范围内的 SELV 配电。这种简化方案使各种电动汽车平台能够实现更清洁、灵活且更模块化的 48V 区域设计,不会侵占电池电芯的空间,也不会缩减车辆续航里程。
重新构想电池组与 DC-DC 转换器之间的可能性
INFAC 认识到,传统的供电方式与行业对轻量化、成本优化及设计简化的目标存在脱节。
高压 DC-DC 转换器通常安装在高压(800V 或 400V)电池组装系统(BAS)的外部,需要额外的安全和热管理系统。电动汽车电机和逆变器系统需要数百千瓦的功率,并要求使用高压线束、支架和外壳。其他动力子系统以及车身和底盘电子设备则需要 3.5 至 12kW 的功率,可以通过 48V SELV 区域配电网络轻松供电。
图 1 Vicor DC-DC 转换器(BCM 和 PRM)可安装在 800V 电池组内部,从而节省车辆设计中的空间和重量,并可利用电池冷却系统来应对散热挑战。这种创新方法省去了为远程 DC-DC 转换器增设冷却系统的成本和重量。DC-DC 封装小巧,可在不侵占电芯空间的情况下实现集成。高密度 Vicor BCM6135 与 PRM3735 稳压器相结合,满足了严苛的空间限制要求,助力 INFAC 实现全新的电池组设计。
将高压电源与 DC-DC 转换电源系统在物理上分离,会导致配电与管理系统不必要的重复,不仅浪费空间、增加重量和成本,还使所需的液冷系统数量翻倍。
创新:将 DC-DC 转换器移至电池组内部
INFAC 的核心洞察在于,电池组本身已配备强大的液冷系统用于管理热负载。通过将高压 DC-DC 转换器集成至电池内部,并充分利用现有基础设施,INFAC 省去了传统上位于电池组外部、用于 DC-DC 转换器的独立冷却系统。这摒弃了传统的“银盒”设计思路,将电池组定位为中央智能电源中枢,而非被动的能源来源。
图2为适配汽车电池组的内部空间,该系统必须采用极为紧凑的外形设计。INFAC 系统的尺寸为 215×45×82mm(宽/深/高),体积为 793cm³,重量约为 1.5kg。
这一转变采用了 Vicor 高密度 BCM6135 DC-DC 转换器和 PRM3735 稳压器,它们提供高压至 48V 的转换和稳压功能,并为区域架构实现了一个高功率、完全隔离且稳压的母线。
此前,将 DC-DC 转换器置于电池组内部并不现实,因为尺寸限制迫使设计人员不得不应对电源管理、电气隔离、安全要求以及电源模块封装坚固性等问题。
电池集成式 DC-DC 转换的优势
通过将 DC-DC 转换器与电池组置于同一位置,INFAC 实现了一系列系统级性能提升:
· 通过利用电池的液冷网络,电源模块消除了冗余的冷却环路,并减少了热界面;
· 高压线缆的长度更短、线径更细,从而简化了高压线束的走线与布局;;
· 支架、外壳与冷却组件减少,降低 BOM 成本与重量;
· 连接与冷却路径最少化,减少泄漏点与电气故障风险;
· 外部接口更少,制造流程更快、更一致。
Vicor 高密度模块化电源架构提供了实现电池集成式 48V 配电规模化应用所需的效率、可扩展性和紧凑外形尺寸。由此,它将电池组定位为下一代电动汽车的中央电源管理和配电中枢,使 INFAC 能将其电动汽车电池组设计与行业向 48V 区域电源架构更广泛的过渡相契合。
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