www.powel.ru
«ЭФО»

 

Инновации в спортивных гибридных автомобилях: Delta Motorsport разработала новую АКБ и систему распределенного электропитания спорткара на базе модулей Vicor.

Новая система питания позволяет уменьшить вес электрической части гибридной силовой установки  и повысить её надёжность за счёт исключения из системы генератора (его функции выполняют другие элементы), а также повышения удельной мощности преобразования и плотности компоновки элементов.

Гибридный автомобиль от Delta Motorsport

Рис.1 - внешний вид спорткара

С 2022 года British Touring Car Championship (BTCC) добавит соревнования гибридных автомобилей. BTCC уточнила, что электродвигатель может использоваться водителями «тактически» для повышения мощности и ускорения автомобиля. Компания Delta Motorsport взялась разработать новую аккумуляторную батарею и соответствующую ей бортовую электронику для таких гибридов.

Delta Motorsport разработала новый литий-ионный аккумулятор на 48 В, контроллер интеллектуального управления этим аккумулятором и стабилизированный DC/DC преобразователь напряжения с высокой удельной мощностью преобразования. АКБ питает совмещённый инвертор-двигатель, а также принимает от него регенерированную мощность, в то время как DC/DC преобразователь питает все электрические цепи и устройства автомобиля. 

Высокая эффективность и малый размер системы позволили разработчикам обойтись без генератора переменного тока, что еще больше снизило вес, производительность и надежность всей системы, которая построена на модулях Vicor. Напряжение 48 В подается от АКБ на четыре DC/DC преобразователя  (модуля) Vicor, включенных параллельно.  Эти преобразователи совместно обеспечивают бортовую электронику автомобиля стабилизированным напряжением 13,8 В  с током нагрузки до 92 А (около 1,2 кВт полезной мощности). Нагрузка распределяется между четырьмя модулями равномерно, хотя она может полностью поддерживаться только тремя из них. Таким образом, обеспечивается резервирование авиационного уровня по схеме N + 1. Трехфазный бесщёточный двигатель подключается к батарее через двунаправленный инвертор, который направляет энергию батареи к электродвигателю, а регенерированную энергию - от электродвигателя обратно к батарее.

В начале гонки по пит-лейн спорткар едет в режиме «чистого электромобиля» (только электродвигатель, без ДВС), а затем в «умеренно-гибридном» режиме (вместе с ДВС), когда водителю требуется дополнительное ускорение во время гонки.

Инновационное управление аккумуляторными батареями.

Система управления батареей контролирует напряжение ячеек АКБ и гарантирует, что батарея выдержит пиковые значения напряжения при заряде и разряде, требуемые контроллером двигателя-инвертора. Контроллер АКБ постоянно вычисляет и обновляет данные, определяющие величину тока, который может выдавать или принимать аккумулятор в зависимости от текущего состояния нго заряда. Отдаваемая мощность должна быть уменьшена при низком уровне заряда, в то время как регенерация должна быть ограничена при высоком уровне заряда.

Система управления батареей дополнительно отслеживает температуру всех работающих ячеек в режиме реального времени и передаёт эти данные для расчета мощности. Кроме того, она может размыкать силовое реле, чтобы безопасно изолировать аккумуляторную батарею в случае возникновения проблем.

 Схема электрических компонентов гибридного спорткара

Рис 2 – схема расположение элементов электрической системы гибрида.

Она также поддерживает запись  и хранение текущих параметров и диагностических данных, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы  DC/DC преобразователя. Эти данные служат не только для контроля исправности, но и для получения обратной связи о точном значении тока, подаваемого на каждый узел автомобиля.

Vicor  DCM3623

Рис.3 - Модуль DCM3623 от Vicor

DC/DC модули Vicor.

В системе питания Delta Motorsport используются четыре изолированных, стабилизированных модуля питания Vicor серии DCM3623 для обеспечения напряжения 13,8 В и суммарного тока нагрузки до 92 А. Благодаря низкому профилю и малой занимаемой площади, модули Vicor устанавливаются непосредственно на охлаждающие пластины с микро-каналами, которые проходят между элементами батареи.

Система распределенного питания Delta Motorsport на базе модулей Vicor.

Решение использовать модули Vicor дало ряд преимуществ разрабатываемой системе питания, так как весь доступный объем используется для размещения аккумуляторных ячеек, а  «надстройки» в виде компонентов силовой электроники. Масштабируемость модулей DCM и простота организации их параллельной работы позволили создать модульную архитектуру питания. Благодаря малому размеру DC/DC модулей, разработчик может легко варьировать количество модулей в зависимости от задачи, не отнимая полезный объём, занимаемый аккумуляторами.

Vicor PI3105

Рис.4 - Модуль PI3105 от Vicor

Модули Vicor показали отличные результаты во время первых испытаний созданной аккумуляторной батареи, которая работает без необходимости снижения мощности при разогреве и без провалов напряжения.  Для электромобилей будущего неизбежно потребуется силовая электроника минимального размера и веса, с высоким КПД.  Автопроизводители уже постепенно переходят на 48-вольтовые батареи для работы с большими уровнями мощности, а модульный подход Vicor может еще больше повысить эффективность всей системы электропитания, снизить потери мощности и вес за счет более компактных кабелей и разъемов. 

Delta Motorsport также использовала модуль PI3105 от Vicor - небольшой изолированный DC/DC преобразователь мощностью 60 Вт. Он используется для  бортового источника бесперебойного питания (ИБП), который питает электронику самой аккумуляторной батареи, чтобы поддерживать бесперебойную работу системы безопасности в те моменты вреиени, когда АКБ отключена силовым реле от силовой установки автомобиля. ИБП также позволяет питать электронику отдельно от автомобиля, что позволяет удалённо проверять работу АКБ и её систем.

Более подробная информация про: систему питания раззработанную  Delta Motorsport

Ссылка на официальный сайт компании Vicor: www.vicorpower.com

Получить техническую консультацию и заказать образцы можно в компании ЭФО, официального представителя Vicor в РФ.


Дистрибуция электронных компонентов www.efo.ru © All rights reserved. EFO Ltd.
При использовании материалов
ссылка на источник обязательна.
Создание сайта © 2010 PointDesign™
Конструктивы и корпуса РЭА www.korpusa.ru Микроконтроллеры www.mymcu.ru Микросхемы Altera www.altera.ru
Мир беспроводных решений www.wless.ru Волоконно-оптические компоненты www.infiber.ru Кварцевые резонаторы
и генераторы Golledge
www.golledge.ru
Силовая электроника www.efo-power.ru Электротехническая продукция www.efo-electro.ru Контрольно-измерительные приборы www.efometry.ru
Профессиональные усилители класса D www.sound-power.ru Датчики и первичные преобразователи www.efo-sensor.ru Компоненты для промавтоматики www.efomation.ru
Продукция Lattice Semiconductor www.latticesemi.ru