伊人大杳蕉在线影院75_一点不卡v中文字幕在线_黄桃AV无码免费一区二区三区_中文字幕人妻互换激情

聊這個主題，主要是想提一下功率電子在未來電氣化里面的作用，大功率的DC-DC在汽車電氣化系統(tǒng)里面起到了一個關(guān)鍵的作用，但也與逆變器這種和車輛安全有著直接關(guān)聯(lián)的設(shè)備有著本質(zhì)的區(qū)別，對于車輛的功能安全，在這里暫不展開，實際上表1中不同產(chǎn)品的附加值，與是否涉及核心的車輛安全有直接的關(guān)系，更會影響到整車企業(yè)是否想把部件做成in-house的部件。
表1 功率電子在新能源汽車的基本分布

　
因此我們所涉及的DC-DC主要有三種類型。
1）高低壓轉(zhuǎn)換器（輔助功率模塊）
此模塊的主要作用是取代傳統(tǒng)的12V發(fā)電機(jī)。如圖1所示，強(qiáng)混以上的系統(tǒng)之中，發(fā)動機(jī)輸出的動力直接驅(qū)動高壓繼電器對高壓電池系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)電，傳統(tǒng)的12V用電負(fù)荷，則完全依靠這個DC/DC變壓器供給，因此傳統(tǒng)的用電負(fù)荷補(bǔ)給也就落實到了這里。此類器件，幾乎所有的新能源汽車都會應(yīng)用，功率范圍從1KW～2.2KW，也是未來48V系統(tǒng)的一個核心元件，將對此器件進(jìn)行展開。

圖1 高電壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用環(huán)境

圖2 12V電壓

3）高壓升壓器
這種高壓升壓器，如圖3所示是一種選擇性的架構(gòu)，主要是某些整車企業(yè)，為了提高動力系統(tǒng)的效率，選擇用一個Boost的升壓器來提高逆變器輸入的總線電壓。因此，這個部件集成在逆變器里面，作為動力總成的一部分。此類器件，由于在特定的部件條件下，通過系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化出來的一個附帶產(chǎn)物，并不是每個整車企業(yè)都需要選擇，特別是隨著鋰電化帶來的系統(tǒng)電壓等級的升高，這個器件對于普通的零配件企業(yè)而言不是很好的機(jī)會。

圖3 高壓升壓器

高低壓轉(zhuǎn)換器部件的歷史
由于在磁性材料和部件領(lǐng)域的優(yōu)勢，加之日本混合動力汽車市場的培育較為成功，與日本整車汽車同步發(fā)展，在這個領(lǐng)域耕耘比較好的，是日本供應(yīng)商，比如TDK；其產(chǎn)品線一代代進(jìn)化如圖所示，產(chǎn)品主要應(yīng)用在本田的混合動力產(chǎn)品線上。其競爭對手Denso和Toyota Industry的產(chǎn)品，在不同的普銳斯/凱美瑞的混合動力車上使用，在整體銷量上，是處于領(lǐng)先地位的，如圖5所示。其他日本廠家如Shindengen Electric和Nichicon，也在依托其部件優(yōu)勢擠入汽車功率電子零部件市場。傳統(tǒng)的汽車部件供應(yīng)商，如博世、大陸和德爾福，雖然切入這個領(lǐng)域不算太晚，但這個部件的特點就決定較難依靠單一部件來盈利，在產(chǎn)量較低的時候，BOM成本會很高，不易切入。其他在工業(yè)功率電子中比較成功的艾默生和臺達(dá)電子，特別是后者依托其工業(yè)&消費(fèi)功率電子的份額，在積極開拓這個市場。

圖4 TDK DC-DC產(chǎn)品進(jìn)化藍(lán)圖
  

  
圖5 Denso和Toyota Industry的DC-DC 產(chǎn)品

性能評價指標(biāo)
表2 DC-DC產(chǎn)品性能表

DC-DC的部件主要有以下的技術(shù)指標(biāo)，如表2所示：
1. 功率等級：不同等級的車輛，往往在配置上存在非常大的差異，導(dǎo)致14V系統(tǒng)的動態(tài)功率需求變化。按照模塊化開發(fā)的理念，選擇不同的功率等級，來匹配不同等級的車輛，經(jīng)過電氣平衡之后，就可以覆蓋很多的車型。這算是目前較為流行的做法。
2. 效率：對這個部件而言，效率是個極端重視的目標(biāo)。它既決定了整個部件的散熱方式，也決定了整個部件的壽命。評價效率的時候，往往采用與輸出電流對應(yīng)的效率曲線來表征，單個點上的最大效率其實是個很有欺騙性的數(shù)據(jù)。
3. 容積&重量&功率密度：部件一體化的設(shè)計，目前對于部件的體積和重量都有著苛刻的要求，從上面的圖形來看，在這兩個指標(biāo)上，演進(jìn)是較為迅速的。
4. 散熱方式：同大部分功率電子部件一樣，在2KW左右的等級上，有主動風(fēng)冷和液冷兩種方式。前者對于系統(tǒng)風(fēng)道有要求，后者對于冷卻液管路的排布有著限制。即使開發(fā)出來可用的部件，在整車集成的時候，散熱也是一個很大的問題點。
5. 成本：目前來說，這個部件的成本要求是非常嚴(yán)格的，所以后面全橋這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所需要的MOSFET較多，也會被人放棄掉。

圖6 基于模塊化開發(fā)的DC-DC部件戰(zhàn)略

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
早期的混合動力汽車上裝的DC-DC基本是以全橋結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋪韺崿F(xiàn)的，如圖7，其優(yōu)點是：
1. 全橋應(yīng)用早期在大功率電器設(shè)備內(nèi)非常常見，所以早期的混合動力系統(tǒng)從中學(xué)習(xí)。
2. 輸入范圍寬：全橋電路在較寬的范圍內(nèi)都有比較好的特性。
缺點：
1. 顯而易見的是，用了較多MOSFET，成本較高。
2. 控制較為復(fù)雜，一般需要獨(dú)立的控制單元。

如果感興趣，可以看看英飛凌和ST所推薦的評估系統(tǒng)，其本身是以全橋系統(tǒng)為藍(lán)本設(shè)計的。根據(jù)有限的資料和信息來看，目前的發(fā)展使用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也是借鑒工業(yè)上使用的經(jīng)驗，有源鉗位正激和2 Stage直流變化拓?fù)涠际侵档脟L試的。

圖7 普銳斯中的全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和當(dāng)前Denso的新一代拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 

圍墻&瓶頸
對于這個部件來說，先進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其實并不是很高的壁壘，對于安全性要求較高的電動汽車來說，隔離設(shè)計是必須的。其設(shè)計難點為：
1.熱設(shè)計：對DC-DC需要進(jìn)行良好的熱設(shè)計，對液冷需要設(shè)計較好的流道。
2.EMC設(shè)計：需要設(shè)計輸入濾波器以及輸出濾波器，以確保EMC能過關(guān)，這點在汽車上應(yīng)用尤其關(guān)鍵。
3.效率：在不同的輸入電壓條件下，達(dá)到較高的效率曲線。
4.保護(hù)功能設(shè)計：設(shè)計各種保護(hù)功能，以匹配整個輸入電壓曲線，以及12V保護(hù)系統(tǒng)要求。
5.可制造性要求：至少要可能達(dá)到半自動化的要求，因此對于整個板級的設(shè)計以及功率電路的連接都比較關(guān)鍵。如果電氣化的量能夠按照混合動力這么發(fā)展，未來制程的要求就成為篩選供應(yīng)商的一個重要的條件。

在國內(nèi)做這個部件，可能最大的挑戰(zhàn)，是找不到好的車用磁性元件，向日本廠家買又是很困難的事情。從部件級別上面來看，有以下幾點看法：

圖8  變壓器的發(fā)展

1.變壓器：車用的2KW大功率變壓器，似乎沒有國內(nèi)合格的供應(yīng)商，想要繞開這個又是不可能的事情。而變壓器的設(shè)計，本身就是整個功率電子里面一個核心的事情，出來產(chǎn)品的特性，很大一部分是源于材料。按照TDK的說明，其變壓器的鐵氧體材料“PC95”（PC95 ferrite core material），原料為Fe（鐵）、Mn（錳）、Zn（鋅），F(xiàn)e的混合比例等與原產(chǎn)品（“PC44”、“PC45”等）不同。
1）平板變壓器：我初次接觸充電機(jī)，美國人想法就是用平板變壓器，這種對PCB和制程工藝要求極高的做法，固然是一種路徑，但是參數(shù)差異風(fēng)險也直接與制程工藝聯(lián)系起來了。
2）集成化：Denso的說明文檔里面是將變壓器與Chock coil合在一起，根據(jù)各個展會的資料，這不是它一家的想法。在我看來，DC-DC的硬件工程師有時候只能就地取材，這種器件級別的突破，已經(jīng)不是工程師選個好方案那么簡單的事情了。
2.MOSFET：能選用的，只有有限的幾家，根據(jù)性能的情況來看，選擇更加有限。所以這塊的成本，居高不下。
3. 濾波電感：情況與變壓器類似，由于工藝相對簡單，主要問題在于材料。

上次偶然吃飯的時候，聽到朋友談及其友人，拿新能源車DC-DC作為創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品，我個人以為還是有些難的。在國內(nèi)走訪的供應(yīng)商里面，看到的積極因素不多。