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[导读]高功率电源密度及功能性可无需采用车辆交流发电机,不仅减轻了重量,而且提高了可靠性

颇负盛名的英国房车锦标赛 (BTCC) 是一项始于 1958 年的悠久赛事。30 多辆精心设计的赛车为获胜竞相角逐,令赛事精彩壮观。2022年,英国房车锦标赛将会增加一个新的维度,并将成为业界首个采用轻度混合动力汽车的大型房车锦标赛。

BTCC 规定,驾驶员可以战术性地使用电动机提升车辆性能,并提高车辆加速能力。此合同已授予 Cosworth Electronics,该公司把这项高度专业化的工作分包给 Delta Motorsport。由于其在电子领域拥有多学科工程声誉和专业技术,Delta Motorsport 同意为这种“战术提升”设计新的电池组和相关电子产品。

Delta Motorsport 负责为英国房车锦标赛的“战术提升”设计新的电池组和相关电子产品。利用模块化供电网络 (PDN),该系统使用 48VDC 电源即可提供高性能。

全新的 48V 锂离子电池组采用创新型智能电源管理以及高功率密度 DC-DC 转换器和稳压系统。电池组为逆变器-电机组合供电,并接受其产生的再生电力,同时高功率密度转换器解决方案可为汽车的所有电路和设备供电。这种架构实现的功率密度和电源管理水平可去除交流发电机系统,从而进一步减轻重量,提高性能与可靠性。

该系统利用模块化供电网络 (PDN) 实现了小体积、轻重量和高性能。PDN 采用 48VDC 电源,为四个并联的 DC-DC 转换器供电,后者共同提供高达 92 安培的 13.8V 稳压电源(功率约 1.2千瓦)。负载由四个转换器共担,尽管只用三个转换器(即 N+1 或航空级冗余)就可以完全支持负载。

混合动力系统的三相无刷电机通过双向逆变器连接电池,双向逆变器将电池电源输送至电机,并将电机产生的再生电力返回到电池。

在最初前往维修道的限速行驶过程中,电机以纯电动模式(仅电机,无内燃机)驱动车辆,然后当驾驶员要求在比赛中提升性能时,电机以轻度混合动力模式(与内燃机一起)驱动车辆。

创新型电池组智能与管理

电池组包括电池管理系统,该系统可控制所有电池电压,并确保电池在与电机-逆变器控制器通信的同时,随时处理可能出现的最大充电和放电电压。该系统根据电池充电状态 (SoC),不断计算并向控制器更新电池能提供或接受的电流量。在低SoC 下必须降低功率需求,而在高 SoC 下必须限制再生发电。

该系统还可实时监控所有可用电池的温度,并将结果反馈到可用的功率计算中。此外,如果出现问题,它可以打开接触器,安全地隔离电池组。

Delta Motorsport设计的供电网络使用 48VDC 电源,为四个并联的 DC-DC 转换器供电,后者共同提供高达 92 安培的 13.8V 稳压电源(功率约 1.2千瓦)。负载由四个转换器共担,尽管只用三个转换器(即 N+1 或航空级冗余)就可以完全支持负载。

该电池管理系统支持数据日志和诊断,以记录DC-DC转换器的性能。这不仅能检查故障状态,还可提供有关所有车辆上输送的准确电流量的反馈。

Vicor DC-DC 转换器电源模块

DC-DC转换器电源系统使用四个 Vicor DCM3623 隔离式稳压 DC-DC 转换器 ChiP 电源模块,从电池组提供 13.8V 稳压输出,电流最高可达 92安培。由于其小巧纤薄的外形,它们在安装后与电池单元之间延伸的微孔冷却板直接热接触。

该系统利用内置 48VDC 电源的模块化供电网络 (PDN) 实现了小体积、轻重量和高性能。48V电源为四个并联的 DC-DC 转换器供电,后者共同提供高达 92 安培的 13.8V 稳压电源(功率约 1.2 千瓦)。

由Delta Motorsport设计的 Vicor 供电网络

将最大体积留给供电的电池单元而不是电源电子产品,这一点至关重要。因此,Vicor 供电网络展现出了重大的优势,DCM模块的可扩展性和易于并联实现了模块化电源架构,让 Delta 在不牺牲功率的前提下将 DC-DC PDN 定制为他们所需的小尺寸 。

Vicor模块化电源组件在最初的电池组测试中表现优异,无需降额运行,也没有电压骤降。未来的电动汽车将不可避免地需要更小、更轻及更高效的电源电子产品来满足日益增长的性能需求。随着制造商转而采用48V 电池来处理这种高功率,Vicor 模块化方法可以通过更小、更轻的线缆和连接器来提高供电网络效率,从而降低功耗和重量。

Delta Motorsport还采用了 Vicor PI3105,一种用于不间断电源 (UPS) 的小型 60W 隔离式转换器。它能向电池组电子设备供电,以便在与车辆电源隔离时维持安全系统。UPS 还允许电子设备的供电独立于车辆,以实现系统检查的远程连接。

“英国房车锦标赛…… 启动您的混合动力引擎”!

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