전기 자동차에서 EV DC/DC 컨버터를 사용하는 이유

소개

전기 자동차 (EVS)는 현대 교통의 풍경을 변화시키고 있습니다. 이들은 배출량 감소, 운영 비용 감소 및 에너지 효율 향상으로 내연 엔진 차량에 대한 세정 대안을 제공합니다. 그러나 전기화로의 전환은 특히 차량 내 전력 관리에있어 독특한 엔지니어링 문제가 발생합니다. EV 기능을 가능하게하는 중요한 구성 요소 중에는 EV DC/DC 변환기가 있습니다.

배터리 나 전기 모터만큼 공개적으로 축하되지는 않지만 EV 컨버터는 잘 작동하는 EV 시스템의 기본입니다. 고전압 추진 배터리와 대시 보드 조명부터 안전 기능에 이르기까지 모든 것을 제어하는 ​​저전압 시스템 간의 원활한 상호 작용을 보장합니다.

이 블로그에서는 EV DC/DC 컨버터가 무엇인지, 필요한 이유, 작동 방식, 유형, 혜택, 도전 및 혁신 이이 공간에서 향하는 곳에 대해 자세히 살펴볼 것입니다.

EV DC/DC 변환기 이해

An의 가치에 감사합니다EV DC/DC컨버터, 먼저 전력 관리에서의 역할을 이해하는 것이 필수적입니다.

EV에는 고전압 배터리 시스템 (일반적으로 200V와 800V 사이)이 장착되어 있으며 주로 전기 모터 및 구동 시스템에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 그러나 인포테인먼트 장치, 파워 스티어링, 에어컨, 조명 및 차량 제어 장치와 같은 많은 차량 시스템은 전통적인 12V 또는 때로는 48V 시스템에서 연결됩니다. 이러한 구성 요소를 고전압 배터리에 직접 연결하는 것은 안전하지 않고 비효율적입니다.

이곳은 EV 컨버터가 들어오는 곳입니다. 고전압 배터리 팩에서 저전압 부품이 안전하게 사용할 수있는 낮은 안정적인 전압 레벨로 전압을 내립니다. 따라서 EV DC/DC 컨버터는 모든 차량 시스템에서 안정적인 전원 공급 장치를 보장하여 고전압 도메인과 저전압 도메인 사이의 브리지 역할을합니다.

일부 컨버터는 또한 역전으로 작동 할 수 있습니다. 전압을 정리하거나 재생 제동 및 V2G (Vehicle-to-Grid) 기술과 같은 시스템의 양방향 에너지 흐름을 관리 할 수 ​​있습니다.

EV에 DC/DC 변환기가 필요한 이유

전기 자동차는 다양한 전력 요구 사항을 가진 전기 부품의 복잡한 생태계로 구성됩니다. EV DC/DC 변환기가 없으면 이러한 시스템을 동기화하는 것은 거의 불가능합니다. 이 변환기가 필수 불가능한 주된 이유를 살펴 보겠습니다.

에이. 저전압 전환으로 고전압

가장 기본적인 요구 사항은 고전압을 트랙션 배터리에서보다 안전한 12V 또는 48V로 변환하는 것입니다. 이 전환은 안전, 편안함 및 통신에 필수적인 저전압 시스템을 제공합니다.

비. 보조 배터리 충전

EV에는 여전히 자동차가 꺼져 있거나 시작하는 동안 전원 시스템에 전통적인 12V 리드산 또는 리튬 이온 배터리가 포함되어 있습니다. EV 컨버터는이 보조 배터리가 주 배터리에서 에너지를 끌어 들여 충전되도록 유지합니다.

기음. 구성 요소 복잡성 감소

전압 변환을 중앙 집중화함으로써 DC/DC 컨버터는 여러 전원의 필요성을 줄이고 차량의 전기 아키텍처를 간소화하는 데 도움이됩니다.

디. 안전과 고립

변환기에는 종종 갈바니 분리가 포함되어 있으며, 이는 잠재적 고전압 결함으로부터 사용자와 민감한 전자 제품을 보호합니다.

이자형. 비상 전원 공급 장치

배터리 고장 또는 저하와 같은 시나리오에서 DC/DC 컨버터는 조명 또는 비상 신호 시스템과 같은 필수 저전압 구성 요소를 계속 제공하여 운전자 및 승객 안전을 보장 할 수 있습니다.

EV에서 DC/DC 변환기의 주요 기능

EV DC/DC 컨버터의 기능은 단순히 전압을 줄이는 것 이상의 것입니다. 이 장치는 다양한 중요한 작업을 지원합니다.

에이. 전압 스텝 다운 (벅 변환)

변환기의 주요 작업은 수백 볼트에서 사용 가능한 12V 또는 48V로 전압을 내리는 것입니다. 이것은 전자 장치에 전력을 공급합니다.

• 창 규제자
• 도어 잠금 액추에이터
• 앞 유리 와이퍼
• 전자 제어 장치 (ECU)

비. 전압 조절 및 안정화

트랙션 배터리가 고갈되거나 시스템의 부하가 변경 되더라도 변환기는 저전압 시스템이 일정하고 깨끗한 전력 공급을 수신하도록합니다.

기음. 시스템 간의 분리

분리 된 변환기에서 입력 및 출력 측면은 전기적으로 분리됩니다. 이로 인해 한 영역의 결함이 다른 도메인에 영향을 미치는 것을 방지합니다. 시스템 복원력과 안전을 촉진합니다.

디. 보조 배터리 관리

메인 배터리에서 보조 배터리로의 에너지 흐름을 제어함으로써 컨버터는 키리스 엔트리, 경보 시스템 및 제어 모듈과 같은 중요한 시스템에 전원을 공급할 수 있도록합니다.

이자형. 진단 및 모니터링 기능

고급 변환기는 전압 레벨, 온도, 현재 드로우 및 보고서를 모니터링 할 수 있습니다. 이들은 차량 온보드 진단 (OBD)과 통합되어 사용자에게 에스컬레이션하기 전에 문제를 알 수 있습니다.

전기 자동차의 DC/DC 변환기의 유형

기능, 분리 수준 및 에너지 흐름 방향을 기반으로 전기 자동차에 사용되는 다양한 유형의 DC/DC 변환기가 있습니다.

에이. 분리 된 DC/DC 변환기

이들은 일반적으로 변압기를 통해 입력과 출력 사이의 전기 분리를 갖습니다. 그들은 더 안전하지만 더 복잡하고 비싸다.

주요 특성 :

• 향상된 안전
• 배터리 충전 및 고립 된 서브 시스템에 적합합니다
• 더 높은 비용과 복잡성

비. 비 침투 DC/DC 변환기

이러한 분리는 부족하지만 전기 분리가 필요하지 않은 응용 분야에 대해 더 간단하고 작고 효율적입니다.

주요 특성 :

• 소형 디자인
• 고효율
• 안전 격리가 필요한 경우 제한된 사용

기음. 양방향 DC/DC 변환기

이는 양방향으로 에너지 흐름을 허용하며, 재생 제동 및 V2G 및 차량 간 부하 (V2L)와 같은 새로운 기술에 중요합니다.

주요 특성 :

• 양방향 전력 흐름
• 에너지 회복을 가능하게합니다
• 신흥 EV- 그리드 통합을 지원합니다

각 유형의 EV 변환기는 구성 및 파워 트레인 설계에 따라 차량에서 특정 역할을합니다.

EV에서 DC/DC 변환기 사용의 장점

신뢰할 수있는 EV DC/DC 컨버터를 통합하면 차량 성능, 안전 및 사용자 경험에 몇 가지 장점이 있습니다.

에이. 에너지 효율

고품질 변환기는 변환 손실을 최소화하여 모든 시스템에서 배터리의 에너지가 효과적으로 사용되도록합니다. 이로 인해 범위가 향상되고 배터리 마모가 줄어 듭니다.

비. 소형 차량 설계

별도의 전원 공급 장치를 사용하는 대신 하나의 중앙 컨버터는 차량 전체에 전원을 배포 할 수 있습니다. 이로 인해 부품 중복성이 줄어들고보다 컴팩트 한 차량 설계를 가능하게합니다.

기음. 안전 보증

컨버터는 고전압 영역에서 민감한 저전압 성분을 분리하여 단락 또는 시스템 고장시 위험을 줄입니다.

디. 시스템 신뢰성 및 중복성

과전류 보호, 열 셧다운 및 결함 감지와 같은 내장 보호 기능을 사용하여 DC/DC 변환기는 시스템 내구성을 향상시킵니다.

이자형. 스마트 기능에 대한 지원

일부 고급 변환기는 중앙 차량 컨트롤러와 통신하여 부하, 온도 또는 작동 모드를 기반으로 출력을 동적으로 조정할 수 있습니다.

DC/DC 변환기 설계의 과제 및 고려 사항

EV DC/DC 컨버터는 엄청난 이점을 제공하지만 제조업체가 해결해야 할 몇 가지 설계 과제를 제시합니다.

에이. 열 소산 관리

고출력 변환기는 상당한 열을 생성합니다. 제대로 관리되지 않으면 효율성을 줄이고 조기 실패로 이어질 수 있습니다.

설계 응답 : 방열판, 열 페이스트, 강제 공기 냉각 또는 액체 냉각 변환기 인클로저 사용.

비. 고효율 유지

변환기가 다양한 하중 및 환경 조건 하에서 작동함에 따라 전체 운영 범위에서 고효율을 유지하는 것은 어렵습니다.

솔루션 : 실리콘 카바이드 (SIC) 및 질화 갈륨 (GAN)과 같은 광 밴드 GAP 반도체의 사용을 위해 스위칭 손실을 줄이고 성능을 향상시킵니다.

기음. 전자기 간섭 (EMI)

변환기 내부의 구성 요소를 전환하면 EMI를 생성 할 수 있으며, 이는 임계 차량 시스템을 포함한 인근 전자 장치를 방해 할 수 있습니다.

완화 : 신중한 PCB 레이아웃, 차폐 및 EMI 필터를 포함하면 규제 한도 내에서 배출량을 유지하는 데 도움이됩니다.

디. 비용 대 성능 트레이드 오프

고급 기능과 격리가있는 고성능 변환기는 더 비싸다. 대량 채택에는 기능과 비용 사이의 균형을 찾는 것이 필수적입니다.

EV DC/DC 컨버터의 미래 트렌드 및 혁신

EV 기술이 계속 발전함에 따라 EV DC/DC 컨버터도 빠른 혁신을 겪고 있습니다.

에이. 와이드 밴드 갭 재료 (sic, gan)

이 재료는 더 높은 스위치 주파수, 더 나은 열 성능 및 효율 향상 (더 작은 가벼운 컨버터로 향상됩니다.

비. 통합 전력 전자 장치

별도의 인버터, 컨버터 및 충전기 대신 제조업체는 단일 장치의 여러 기능을 처리하는 통합 전력 모듈을 개발하고 있습니다.

기음. AI 및 스마트 컨트롤

AI 및 디지털 제어 루프를 사용하면 변환기는 변화하는 부하에 적응하고 실시간으로 성능을 최적화하여 전반적인 에너지 관리를 향상시킬 수 있습니다.

디. 모듈 식 아키텍처

미래의 EV 플랫폼은 모듈 식 DC/DC 컨버터를 사용하여 차량 요구 사항에 따라 더 쉽게 확장 또는 아래로 확장 할 수 있습니다.

이자형. 양방향 에너지 흐름

차세대 차량은 점점 더 양방향 컨버터를 사용하여 그리드 서비스, 주택 에너지 공급 (V2H) 및 에너지 거래를 지원할 것입니다.

결론

EV DC/DC 컨버터는 전압 조절기가 아니라 전기 자동차가 안전하고 효율적이며 안정적으로 작동 할 수있는 중요한 구성 요소입니다. EV가 더욱 복잡해지고 스마트 그리드 및 디지털 생태계에 통합됨에 따라 EV 변환기의 역할이 더욱 중요 해집니다.

필수 12V 시스템에 전원을 공급하는 것에서부터 양방향 에너지 흐름을 가능하게하는 DC/DC 변환기는 필요한시기 어디에서 에너지가 분배되도록합니다. 가볍고 공간 절약 디자인을 허용하고 전송의 스마트 전기 화를 지원합니다.

미래에는 재료 과학, 전력 전자 장치 및 소프트웨어 제어의 혁신으로 인해 EV 컨버터가 더욱 작고 효율적이며 지능적으로 만들 것입니다. EV 디자이너, 함대 관리자 또는 단순히 EV 소유자이든 DC/DC 변환기의 중요성을 이해하면 보이지 않지만 중요한 기술을 운전하는 전기 이동성에 대한 통찰력을 제공합니다.

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