創新模塊提高了電動汽車應用的效率并降低了復雜性

汽車的電氣化給電源系統設計師帶來了全新挑戰，即以盡可能低的重量實現最高的功率密度，消除車輛續航里程向整體性能的妥協。供電網絡（PDN）的設計者還要負責設計安全、高效、重量更輕的系統，同時不影響成本——這是一項非常艱巨的任務。

DC-DC 轉換器電源模塊具有行業領先功率密度和創新架構，為電源設計人員提供了減輕車輛重量、減少電源系統空間和整體成本的解決方案。完全優化的 PDN 使用 48V 區域架構和高密度電源模塊，將節省高達 100 美元的成本，減輕高達 25 公斤的重量。


圖 1：在整個車輛中用電源模塊取代傳統的分立式電源轉換，可以顯著節省電動汽車的成本和重量。

電源模塊可實現快速擴展和靈活性

與定制、接地、分立式電源設計相比，電源模塊可以解鎖重要的全新電源系統設計，實現快速創新。三款新的汽車級 Vicor DC-DC 電源模塊可以實現跨平臺跨應用的快速功率擴展和更快的電源系統設計，為車輛團隊提供靈活、可擴展和可重復使用的解決方案。BCM6135、DCM3735 和 PRM3735 利用了 Vicor 在功率密度和高效功率轉換方面的悠久傳統和領先地位。同樣重要的是，它們緊湊的尺寸和輕便的重量使其成為汽車的絕佳選擇。

這三款模塊可以組合成 300 多種 PDN 配置，以支持整個車輛的子系統。這三款產品可用于在 2 至 20kW 的功率水平下將 800V 電源轉換為 48V 或 12V，幾乎滿足所有高壓電源轉換需求。它們特別適合支持向 48V 和 48V 區域架構的過渡。此外，利用其雙向功能，這些模塊能夠更好地支持再生電力負載，因為它們能夠以汽車行業中最快的電流轉換速率改變電流。該產品線已通過 APQP 流程開發并獲得汽車使用認證，并將在未來 12 個月內推出新的高性能汽車裝配線。


圖 2：Vicor BCM6135、DMC3735 和 PRM3735 電源模塊為汽車行業的功率密度設定了新的標準。它們共同解決了 xEV 電源系統的 800V、400V、48V 和 12V 系統的復雜轉換挑戰。

通過三款產品簡化電動汽車電氣化

Vicor 電源模塊支持具有并聯陣列功能的模塊化擴展，并且非常小，可以用于各種應用。這些部件是當今電動汽車電氣化和創新的基石。

快速瞬態響應可告別低壓電池

BCM6135 是一個 2.5kW 的隔離 BCM® 母線轉換器，在 61×35×7.3mm 的封裝中將 800V 轉換為 48V。它提供了業界領先的 158kW/l 的功率密度。除了功率密度外，BCM6135 的電流轉換速率（di/dt）為 8MA/s。這種性能是由 Vicor 正弦振幅轉換器™ 拓撲和 ZVS/ZCS（零電壓/零電流）開關控制系統實現的。

300kW/l 的功率密度支持 48V 區域架構

DCM3735 2.0kW DCM™ DC-DC 轉換器將未經穩壓的 48V 輸入轉換為穩壓的 12V 電源。DCM3735 具有與各種汽車應用兼容的寬輸入范圍。輸出可在 8-16V 范圍內調節，功率密度為 300kW/l，支持高壓 BCM 的下游轉換和穩壓。

為 48V 區域架構實現緊湊高效的穩壓

PRM3735 是一款適用于 48V 電源的 2.5kW PRM™ 穩壓器。PRM3735 可提供穩壓，效率高達 99.2%。它占用面積小，功率密度為 260kW/l，有助于釋放封裝空間，從而減小整體 DC-DC 電源的尺寸。

這些新模塊可幫助 OEM 實現重要的電動汽車動力系統設計目標：

1.減小尺寸和重量：Vicor 模塊的功率密度使 DC-DC 轉換器的尺寸和重量減少了 50%，實現了行業領先的功率密度。300kW/l 的功率密度支持 48V 分區。DCM3735 2.0kW DCM™ DC-DC 轉換器可將未穩壓的 48V 輸入轉換為穩壓的 12V 電源。DCM3735 的寬輸入范圍可兼容各種汽車應用，輸出可在 8-16V 范圍內調節，功率密度為 300kW/l，支持下游轉換和穩壓模塊，可用于任何類型的子系統，以節省重量和空間。

2.將高壓轉換為 SELV：每輛電動汽車都有一個主電池（400V 或 800V），為無數子系統供電。因此，轉換為 SELV 至關重要，設計師的目標是在最大限度地減少空間和重量的同時實現高效率。

3.輕松采用 48V 區域架構：電動汽車在開發更高效 PDN 方面有突出表現。使用基于 48V 而不是 12V 的 PDN 可以創建一個更節能的系統，使車輛能夠為行駛里程提供更多的電池電量。微型 DC-DC 轉換器使這種轉變變得非常容易。 

電源模塊支持廣泛的汽車應用

對于電源工程師來說，這三款新的汽車模塊就像一把瑞士軍刀。它們可以單獨使用或組合使用，以簡化設計過程，并生產出更高效、更輕重量的系統。那么，當前的電源模塊是如何使用的呢？

主動懸架在電動汽車中成熟

如今，汽車一級供應商宏發正在與 Vicor 合作開發 800V-48V DC-DC 轉換器，以支持主動懸架系統。主動懸架利用 48V 的供電，因為該應用的電力需求超過了 12V 的供電能力。此外，當將 800V 或 400V 布線到車輛上多點時，存在許多安全問題。主動懸架系統將利用 BCM6135 功率密度實現 1.8l 以下的系統箱體積。該應用還利用 BCM6135 的高轉換速率實現再生電力負載，這些負載需要即時電流反向將電力傳遞回電池。

消除或減少低壓電池占用面積

隨著當今電動汽車中高壓主電池的出現，如果有一種方法可以提供強大的瞬態性能，下游電池則可以是一次性的。BCM6135 業界領先的轉換速率為替換 48V 電池提供了機會，BCM6135 在 xEV 車輛中充當虛擬 48V 電池，從而節省了成本和重量。由于 BCM6135 能以 8.0MA/s 的轉換速率從零電流步進到全電流，因此它可以將牽引電池的 800V 降壓到 48V，并為負載供電，就像從 48V 輔助電池中獲取電力一樣快。沒有其他 DC-DC 轉換器可以與此速度相匹配，使客戶能夠在降低車輛成本的同時將車輛重量減輕 10 公斤。

每個路線圖上都采用了 48V 區域架構

48V 的發展趨勢強勁，采用 48V 成為必然選項。新的電源模塊可以很輕松地配置，使這種轉換更容易。DCM3735 與 BCM3735 結合使用，可在 BCM6135 48V 輸出上創建穩定的 12V 電源。

由于 60 多年來 12V 一直是行業默認電源，因此車輛中仍有許多負載是為 12V 電源設計的。這些 12V 設備成本低，最重要的是可靠性已經得到長期的證明。由于車輛同時需要 12V 和 48V 電源，向 48V 的過渡受到了阻礙。DCM3735 可以與 BCM6135 組裝在一個普通的 PCB 上，以創建一個緊湊的 DC-DC 轉換器，也可以作為 48V 區域架構的一部分進行部署。

當用作 48V 區域架構的一部分時，DCM3735 可以遠程安裝，在車輛上創建本地 12V 電源。這種應用方法讓 PDN 設計者可有效地支持 12V 負載，同時實現了向 48V 母線過渡時節省高達 90% 的成本和重量。

預充電可防止電流浪涌并減輕重量

BCM6135 的另一種應用是利用 BCM 的雙向能力，提供一種低成本、低重量的方法，在牽引電池接合之前對電動汽車中的高壓負載進行預充電。預充電是啟動過程中的必要步驟，它可以防止電池接合時的電流浪涌，從而損壞負載（如泵和壓縮機）。目前，這個步驟是使用高壓接觸器和電阻器完成的，這增加了 1kg，成本超過 50 美元。代替方法是使用 BCM6135 作為主 DC-DC 轉換器和安裝在車輛中的低壓電池之一。BCM6135 可以將低壓電池電量提升到高壓，并實現所需的預充電，消除了傳統的預充電接觸器和電源電阻器。


圖 3：BCM6135 與 48V 相結合可提供最佳性能，并減小電源系統的尺寸和重量。鑒于 BCM6135 的高轉換速率和高效率，該系統可以實現與直接電纜幾乎相同的再生電力雙向傳輸，而不需要依賴輔助電池或高壓電纜。

高密度功率模塊為電動汽車創新創造了新的可能性

汽車電氣化是汽車行業有史以來面臨的最具挑戰性的設計問題之一。增加電池和電子設備會使車輛重量增加，影響續航里程和性能。采用高密度電源模塊進行設計是處理高壓轉換和應對重型電子設備影響的完美解決方案。

Vicor 憑借其行業領先的功率密度，簡化了電源工程師的工作，并幫助穩定未來的 xEV 平臺，只需使用三個電源模塊：BCM1635、DCM3735 和 PRM3735。這些緊湊型產品使 PDN 設計者能夠縮小 DC-DC 電源轉換所需的硬件尺寸，利用較小的系統集成到電池或其他電源管理箱中，并減輕冷卻系統的重量。Vicor 模塊不僅為開拓創新打開了大門，也節省了最終的成本和重量。這三個模塊為降本減重奠定了基礎，成本可下降 100 美元，車輛重量減輕 25kg。

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