Penseu en els dies en què els semiconductors no eren habituals, quan la dificultat va augmentarCorrent correntTensió per a iniciatives de baixa potència. Es converteix una sèrie de circuits vibradorsDC a ACi, a continuació, es van utilitzar transformadors de pas per augmentar la tensió. El circuit rectificador era la frontera final ja que va permetre la conversió de corrent continu. Es va incorporar un conjunt de generador de motors per a condicions de gran potència, amb l'acció del motor girant el generador per proporcionar la tensió de càrrega requerida.
Tot i que aquestes estratègies van tenir èxit, van ser cares i ineficients, però es van mantenir populars a causa de l'absència d'altres opcions. Amb l’arribada de semiconductors de potència i circuits integrats, la font d’alimentació de corrent continu basada en el transformador que utilitza una entrada de CA d’alta freqüència per modular la tensió ha aparegut com a clar guanyador en aplicacions de vehicles elèctrics (EV). Els rectificadors es van utilitzar per convertir la potència de CA en corrent continu, fent possible la regulació de tensió dinàmica.
Per què els EV necessiten convertidors de DC-DC
Per satisfer les necessitats de potència augmentades dels EV i els vehicles híbrids, les tensions de la bateria han augmentat fins al rang de 300 V a 800 V, tot i que els fluxos de corrent i la complexitat del cable s’han mantingut raonables. Tanmateix, no totes les càrregues elèctriques en un cotxe treballen en aquestes tensions, que és on entra el convertidor DC-DC. Aquest component polivalent, de vegades conegut com a mòdul de potència auxiliar (APM), es pot trobar en qualsevol vehicle elèctric o híbrid que utilitzi una bateria d’alta tensió.
Els convertidors de DC -DC per a EVs sovint es troben en una de les dues categories: les que disminueixen les tensions altes (convertidors de Buck) o el pont de les llacunes de baixa tensió augmentant (convertidors de Boost). Per exemple, el convertidor principal de DC-DC d’un vehicle és responsable de reduir la tensió de la bateria a la norma de 12 V, que després s’utilitza per una gran varietat de sistemes, inclosos els fars, les bombes i els motors de la finestra. L’adaptabilitat d’aquest convertidor la fa ideal per complir una gran varietat de requisits de càrrega. En determinats escenaris, es demana als convertidors de DC-DC que gestionin les tasques bidireccionals, que abasten tant les funcions de tensió com les funcions destacades, sovint trobades en configuracions híbrides lleus.
Tipus comuns de convertidors de DC-DC en EVS
Els convertidors de DC/DC es poden classificar habitualment en dues categories principals:
Convertidors sense aïllament
Aquest tipus de convertidor s’utilitza quan cal canviar la tensió per un factor relativament petit (normalment inferior a 4: 1), i quan no hi ha cap requisit d’aïllament dielèctric entre l’entrada i la sortida. Dins d'aquest grup, hi ha cinc tipus principals de convertidors: Buck, Boost, Buck-Boost, Cuk i Convertidors de càrregues. Els convertidors de Buck-Boos i Cuk poden realitzar les dues tensions disminuint i augmentar les tasques. D'altra banda, el convertidor de bombes de càrrega és adequat per augmentar la tensió o invertir-la, tot i que normalment s'utilitza per a aplicacions de menor potència.
Convertidors amb aïllament
En aquesta categoria de convertidors, s’utilitza habitualment un transformador d’alta freqüència. Situacions en què es requereix un aïllament complet entre la sortida i la trucada d’entrada per a convertidors aïllats. En aquest grup existeixen nombrosos tipus de convertidors, incloent-hi els convertidors de mig pont, pont complet, retroalimentació, endavant i push-pull DC/DC. Tots aquests convertidors ofereixen l’avantatge de ser bidireccionals i són capaços d’assolir una disminució d’alta tensió o augmentar les relacions.
Factors a tenir en compte a l’hora de dissenyar un convertidor DC-DC per a un EV
Quan seleccioneu un convertidor DC-DC per a un EV, hi ha diversos factors a tenir en compte. Un dels factors importants és la capacitat de transferència de potència, ja que el convertidor hauria de ser capaç de proporcionar una transferència d’energia fiable i ràpida. L’eficiència és un altre factor crucial, ja que el convertidor hauria de ser capaç de convertir i transferir de manera eficient la potència entre les fonts d’energia i l’EV. El nombre de components i el recompte de components també és important, ja que un recompte de components baix pot conduir a un convertidor més compacte i rendible. A més, el convertidor hauria de ser capaç de manejar nivells de gran potència i de gran corrent, fent-lo adequat per a aplicacions pràctiques de EV. Finalment, cal tenir en compte la implementació del sistema de control i l’elecció de l’estratègia de control per assegurar un funcionament i un rendiment adequats del convertidor.
Avantatges dels convertidors de DC-DC per a EV
Els convertidors de DC-DC adaptables ofereixen una conversió energètica eficient i poden abordar les limitacions dels sistemes energètics moderns.
Molts sistemes i components auxiliars dels vehicles estan dissenyats per funcionar a nivells estàndard de tensió d'automoció (per exemple, 12 V). Atès que els EV utilitzen sovint sistemes de bateries de més tensió, els convertidors de DC-DC asseguren la compatibilitat proporcionant els nivells de tensió necessaris per a aquests components.
Els convertidors bidireccionals són adequats per a aplicacions de baixa tensió i poden transferir energia renovable de manera eficient, però és possible que no siguin adequats per a aplicacions d’alta tensió a causa d’un baix guany.
Els convertidors bidireccionals també ajuden en aplicacions com la frenada regenerativa, on l’energia generada durant la frenada es pot convertir en energia útil i emmagatzemar -se a la bateria principal.
Els convertidors aïllats de DC-DC proporcionen una característica de seguretat essencial en els EV. Creen una barrera entre els components d’alta tensió, com la bateria de tracció i els sistemes de baixa tensió.