預(yù)開關(guān)技術(shù)減少變流器開關(guān)損耗 提升電動汽車?yán)m(xù)航里程
日期：2024-10-16 08:41:06 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：581蓋世汽車訊 在電池大小不變的情況下，如果你的電動汽車能將續(xù)航里程增加10%，你會怎么想?當(dāng)然，你會很高興，這也是所有電動汽車制造商的期望。續(xù)航里程是電動汽車行業(yè)最重要的參數(shù)之一，制造商總是通過加大電池容量，來提高續(xù)航里程，但這會導(dǎo)致電池過重，更重要的是，會提高制造成本。有效解決電動汽車動力系統(tǒng)效率低的問題，才是更好的方案。據(jù)外媒報道，電力電子初創(chuàng)企業(yè)Pre-Switch的首席執(zhí)行官Bruce Renouard表示，該公司開發(fā)的新技術(shù)，可以明顯提高電源變流器的效率，這是電動汽車動力總成的關(guān)鍵部件。
大多數(shù)變流器都存在開關(guān)損耗問題。在變流器中，為了將電流從直流轉(zhuǎn)換到交流，需要頻繁使用晶體管開關(guān)，在這一過程中，會產(chǎn)生不必要的廢熱，導(dǎo)致能量損失，減少電機(jī)驅(qū)動力。有一種解決開關(guān)損耗的方法，叫做軟開關(guān)。與逆變器硬開關(guān)相比，軟開關(guān)使用輔助電路控制開關(guān)定時，可以減少功率損失。然而，軟開關(guān)技術(shù)一般只能在有限的功率范圍內(nèi)工作，很難應(yīng)用于電動汽車。
Renouard的公司通過研究軟開關(guān)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上重新進(jìn)行設(shè)計，提出新的預(yù)開關(guān)解決方案。預(yù)開關(guān)技術(shù)采用輔助電路和人工智能算法，可以適應(yīng)多種輸入方式，同時減少開關(guān)損耗。預(yù)開關(guān)解決方案在目前的變流器基礎(chǔ)上增加組件，包括若干無源組件、一個有源開關(guān)，以及預(yù)伸縮集成電路(Pre-Flex IC.)。該集成電路包含預(yù)開關(guān)的AI算法，這些算法通過現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)。集成電路監(jiān)控變流器信息，并利用相關(guān)信息來控制開關(guān)定時。
關(guān)閉開關(guān)時，開關(guān)從低電壓和高電流變?yōu)闊o電流和高電壓;打開開關(guān)時，情況就會相反。在硬開關(guān)中，電壓和電流波形一升一降，總會出現(xiàn)短暫的重疊，而造成開關(guān)損耗的就是重疊現(xiàn)象。預(yù)開關(guān)技術(shù)利用人工智能算法，補(bǔ)償電壓和電流轉(zhuǎn)換，從而消除重疊，減少開關(guān)損耗。預(yù)開關(guān)解決方案以這種方式調(diào)整輔助諧振開關(guān)定時，可以減少高達(dá)95%的開關(guān)損耗。
采用預(yù)開關(guān)技術(shù)，可以大幅降低開關(guān)損耗，使變流器在更高的開關(guān)頻率下工作。使用硬開關(guān)時，切換頻率越高，由切換損耗帶來的電能損失就越大。預(yù)開關(guān)變流器不存在這一顧慮，根據(jù)開關(guān)型號的不同，變流器運(yùn)行速度可提高5-20倍。變流器開關(guān)速度加快，主要有兩個優(yōu)點。首先，可以縮減直流側(cè)電容尺寸，節(jié)約空間和重量、降低成本。第二，可以輸出更純粹的交流電。開關(guān)越快，輸出波就越接近純正弦波，不必再使用巨大的輸出過濾器。
去年，Pre-Switch公司與一家汽車制造商就其電動汽車項目達(dá)成協(xié)議，這一努力開始取得成效。今年夏天，該制造商將在一款電動汽車上測試預(yù)開關(guān)技術(shù)，以驗證其性能。雖然Pre-Switch已在實驗室經(jīng)過數(shù)周的可靠性測試，但這是首次對該項技術(shù)進(jìn)行電動車現(xiàn)場試驗。Renouard相信，現(xiàn)場試驗一定會取得成功。屆時，該制造商將在其電動汽車上應(yīng)用預(yù)開關(guān)技術(shù)，甚至可能啟動投資。但是，目前尚不清楚具體是哪家汽車制造商。
Renouard認(rèn)為，預(yù)開關(guān)技術(shù)是變流器技術(shù)領(lǐng)域的一大進(jìn)步，有望提高電動汽車的效率和行駛里程。他表示，“軟開關(guān)一直被視為電力電子行業(yè)的圣杯。但是，因為無法控制它，到了90年代末，人們已經(jīng)放棄了這種技術(shù)。我們復(fù)興并賦予其新的生命，給大家?guī)眢@喜?！?/p>