為電氣化發展勢頭加足馬力

 

多年來，電動汽車的產量不足全球汽車總產量的 1%。瑞士信貸全球汽車研究中心團隊數據顯示，這一比例將從 2020 年的 11% 飆升至 2030 年的 62%
，全球汽車銷量將達到 6,300 萬輛。其中近一半（2900 萬）有望全麵實現電氣化。

 

圖2：OEM 廠商已為其產品線電氣化製定積極目標。這些目標是打造世界級 xEV 平台的催化劑。

 

什shen麼me是shi電dian動dong汽qi車che爆bao炸zha式shi增zeng長chang的de推tui動dong因yin素su？雖sui然ran排pai放fang達da標biao和he政zheng府fu激ji勵li措cuo施shi啟qi動dong了le這zhe一yi進jin程cheng，但dan正zheng是shi消xiao費fei者zhe的de欲yu望wang帶dai來lai了le這zhe一yi巨ju大da需xu求qiu，使shi得de OEM 廠商將電動汽車從細分市場推向主流市場。這些 OEM 廠商現在做出了大膽的承諾。（圖 2）

 

OEM 廠商現在正在為一些最普及

、最受青睞的汽車實現電氣化。通用悍馬、福特新款 Mach E（電動野馬）和現在的旗艦車型 F150 輕型卡車（閃電）正在實現電氣化。這些車型正吸引著大眾的目光，因為它們具有令人振奮的性能提升和時尚的設計。

 

這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)汽(qi)車(che)具(ju)有(you)更(geng)好(hao)的(de)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)和(he)更(geng)低(di)的(de)維(wei)護(hu)及(ji)維(wei)修(xiu)成(cheng)本(ben)，是(shi)刺(ci)激(ji)消(xiao)費(fei)需(xu)求(qiu)，增(zeng)加(jia)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)使(shi)用(yong)率(lv)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)。消(xiao)費(fei)者(zhe)看(kan)到(dao)了(le)價(jia)值(zhi)，因(yin)此(ci)增(zeng)長(chang)勢(shi)頭(tou)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。

 

高風險、高性能電氣化挑戰

 

汽車平台的數量、消費者選項、不同的動力係統架構以及電池及充電配置的選擇
，都增加汽車電氣化的複雜性
，動力係統設計人員必須解決。

 

為了優化汽車電氣化，OEM changshangxuyaotigaogonglvshuiping，suojiangongdianwangluochicunhezhongliang，bingtigonggenghaodereguanlijikezhongfushiyongxing。shejidianyuanxitongdechuantongfangfabixucongfuzadedingzhifenlishishejiguodudaogengxiao、更靈活、更易於使用
、更高密度的模塊化解決方案。

 

加快電氣化的步伐

 

為了實現積極的電氣化目標，OEM 廠商必須重新考慮其供電架構方案。除了找到高效解決方案外，加速和優化電氣化還必須滿足三大要求。

 

1.功率密度：無論是設計一輛速度很快的跑車

、一輛輕型卡車還是一輛家用汽車，OEM 廠商都需要在有限的空間內提供盡可能多的電源。汽車需要緊湊高效的電源解決方案。

 

2.靈活性/可擴展性：各車係有許多車輛使用同一個平台，因此當修改共享同一個平台的轎車、小型貨車和 SUV 等車型的電源時，便捷的電源擴展非常重要。

 

3.可重複使用性：為了實現全車係電氣化
，OEM 廠商需要能夠在不同車型之間重複使用電源設計

，以加速上市進程。

 

功率密度各種 xEV 平台上使用的電源電子產品的尺寸和重量直接關係到車輛性能、能源效率以及電池續航裏程。為了跑得更遠更快，OEM 廠商正在積極縮減其電源電子產品的尺寸和重量
，並鼓勵研發團隊降低車輛重量。

 

圖3：減小供電網絡的尺寸和重量是新一代 xEV 平台的關鍵因素。例如，功率為 2.5kW 的Vicor BCM6135 可以放在手心裏。

 

Vicor 一個效率為 98% 的小型母線轉換器模塊 (BCM6135) 重量僅為 68 克，可輕鬆與 EMI 濾波、更小的散熱結構和外殼相結合，取代 25 公斤的 48V 電池。這不僅可釋放大量的空間和載荷重量
，而且還可節省 125 至 250 歐元的減重研發成本。高密度電源模塊在一個 61 × 35 × 7 毫米的小型封裝中將 400 ~ 800V 的主電池轉換為 48V，可提供 2kW 以上的功率，功率密度超過 4.3kW/in3（圖 3）

 

靈活性/可擴展性OEM 廠商設計人員盡可能將集成在車內的子係統實現標準化，以節省時間、zijinheziyuan。raner，suiqicheneishidebutongdengjixuyaobutongdesheji，meigezixitongdouhuilveyoubutong。youyuqichedianqihuadefazhan
，dianyuanxitongshejituanduimianlingongdianyaoqiubuduanbianhuadetiaozhan。Vicor 提供的靈活、可擴展模塊化電源係統設計方法允許設計人員在各種動力係統（如 SUV、廂式貨車或輕型卡車）上實施標準化解決方案。

 

例如
，一輛廂式貨車的電源要求可能是 5kW
，但為一輛配備短排燈、拖具與犁具以及交流發電機的輕型卡車供電可能需要 10kW。使用相同的平台和一點額外的空間，工程師可快速在陣列中添加或移除預審合格的部件，以增大或減小功率。

 

此外，模塊化的設計還可通過 48V 母線實現分布式電源架構
，提供更高的靈活性。電源模塊可布置在方便的位置進行 局部48V/12V轉(zhuan)換(huan)
，可(ke)以(yi)在(zai)儲(chu)物(wu)箱(xiang)後(hou)麵(mian)，靠(kao)近(jin)後(hou)備(bei)箱(xiang)，也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)每(mei)個(ge)輪(lun)子(zi)旁(pang)邊(bian)。部(bu)署(shu)模(mo)塊(kuai)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)設(she)計(ji)靈(ling)活(huo)性(xing)，而(er)且(qie)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)更(geng)好(hao)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)優(you)化(hua)電(dian)源(yuan)變(bian)化(hua)和(he)製(zhi)造(zao)流(liu)程(cheng)。

 

圖 4 四個高功率密度模塊能夠以 300 多種不同的方式組合在一起，支持不同的電源需求和大量不同類型的負載，這一事實最能說明模塊化的影響。

 

可ke重zhong複fu使shi用yong性xing在zai汽qi車che開kai發fa過guo程cheng中zhong，一yi種zhong最zui常chang見jian的de延yan遲chi是shi汽qi車che所suo用yong電dian子zi組zu件jian的de審shen批pi。有you時shi這zhe一yi過guo程cheng可ke能neng需xu要yao長chang達da兩liang到dao三san年nian才cai能neng通tong過guo，才cai能neng為wei單dan個ge組zu件jian獲huo得de生sheng產chan件jian批pi準zhun程cheng序xu。研yan發fa團tuan隊dui通tong常chang會hui想xiang辦ban法fa重zhong複fu使shi用yong已yi有you組zu件jian
，以yi節jie省sheng開kai發fa及ji審shen批pi時shi間jian，節jie省sheng寶bao貴gui的de資zi源yuan。

 

例如
，基於分立式 DC-DC 轉換器設計的傳統 PDN 可能由 200 多個體積龐大的組件組成，然而 Vicor 的先進技術則隻提供單個高密度電源模塊。對於工程設計團隊來說

，為了實現相同的功能

，認證一個模塊與認證 200 多款獨立組件相比，省時下的時間是非常顯著的。

 

此外，Vicor 模塊化方法還允許工程師通過使用三到四個不同類型的可擴展構件模塊
，實現大約 300 種供電組合。（圖 4）這種設計方法總共可節省數百個小時的時間和資源，能夠幫助 OEM 廠商在電氣化競爭中處於領先地位。

 

最後衝刺

 

OEM 廠商正麵臨巨大的挑戰，不僅要跨越電氣化的終點線
，而且還要完成 xEV 係(xi)列(lie)的(de)設(she)計(ji)，帶(dai)來(lai)長(chang)期(qi)效(xiao)益(yi)。采(cai)用(yong)模(mo)塊(kuai)化(hua)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)
，可(ke)在(zai)這(zhe)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)競(jing)爭(zheng)中(zhong)提(ti)供(gong)競(jing)爭(zheng)優(you)勢(shi)。現(xian)在(zai)需(xu)要(yao)以(yi)全(quan)新(xin)架(jia)構(gou)和(he)拓(tuo)撲(pu)的(de)形(xing)式(shi)進(jin)行(xing)創(chuang)新(xin)
，其(qi)不(bu)僅(jin)可(ke)提(ti)供(gong)當(dang)前(qian)最(zui)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)，而(er)且(qie)以(yi)後(hou)還(hai)可(ke)重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong)、重新配置。

 

傳統的電源設計無法滿足這種程度的靈活性和易用性。對於 OEM 廠商來說
，要實現積極的電氣化目標，最好采用模塊化方法
，不僅可在多個重要層麵提供最高性能，而且還可幫助他們滿足最複雜的 xEV 電源需求。

（來源：Vicor，作者：全永森 ( YS Jun)，APAC汽車業務發展總監）