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為什麼電動車輛仍然需要 12 V 鉛酸電池?嗯,其實不需要!

Car Battery

鋰離子電池技術的不斷進步,賦予了電動車輛比以往任何時候都更長的行駛里程、更快的加速度和更大的馬力。然而,如今在路上行駛的大多數電動車輛仍然攜帶一個 12 V 鉛酸電池作為備用電源。這是為什麼呢?

鉛酸電池之遺留問題

廉價而可靠的鉛酸電池已經存在了 100 多年,包括在 1890 年代早期版本的電動車輛中運用。它提供了啟動內燃機所需的高電流 (在寒冷條件下 500 A 電流可持續 5 秒),並且 ICE 車輛的整個電力子系統設計為在引擎關閉時由 12 V 電池供電。

隨著汽車產業在 1990 年代末開始使用混合動力或插電式混合動力電動車輛實現電氣化,依然需要鉛酸電池,因為仍有汽油引擎需要啟動。

沒有引擎的汽車怎麼辦?

即使不需要 500 A 的峰值輸出電流來啟動汽油引擎,大多數純電動車輛仍然使用這種重型電池,在馬達不運轉時為所有電力子系統提供 12 V 的電源。在純電動車輛中免除 12 V 電池的想法聽起來很簡單,但在實現之前還需要解決幾個問題:

成本:鉛酸電池很便宜。在大多數情況下,採用 DC-DC 轉換系統將用於所有燈、泵、車窗、動力轉向和資訊娛樂/導航系統的 400 V (從電池組) 轉換為 12 V 的成本更高。

複雜性:重新設計汽車中的任何組件都是一項複雜的工作,因為僅汽車認證就需要數年時間才能完成。鉛酸電池的耐用性優異且使用壽命相對較長。設計一輛使用 12 V 電池運轉低壓系統的電動車輛可以簡化工程。

安全性:前面提到的大多數低壓系統都離乘客很近。直接從 400 V 或 800 V 電池汲取電力的想法可能會令人恐慌。鉛酸電池可以透過斷開主電池與關鍵系統的連接來隔離較高的電壓。車室內的高電壓需要很多層安全保護。這就是為什麼最新的一些電動車輛設計沒有完全免除 12 V 電池,而是選擇用尺寸更小、更輕便、可用輸出電流更低的鋰基電池取代鉛酸電池。

那麼,究竟怎麼樣才能免除 12 V 電池?

若要完全免除 12 V 電池,需要一個耐用的電源供應器,可以安全地從高壓電池組中汲取電力。它需要具備廣泛的輸入電壓範圍,理想情況下為 30 VDC 至 1000 VDC,以覆蓋 400 V 和 800 V 標準電池電壓,以及運轉正常的安全關鍵應用的 30 V 操作。

它需要高效地降低工作溫度並最大限度地減少牽引電池的放電。此外,還需要具有較低的元件數量,從而節省空間並提高可靠性。

Power Integrations 符合 AEC-Q100 認證的 InnoSwitch3-AQ 系列返馳式切換開關 IC,具有 900 V PowiGaN開關,是此類電源供應器的理想解決方案。該裝置使用 FluxLink 回授連結,為二次側控制提供高達 5000 VRMS 的增強型絕緣。在沒有外部電路的情況下該電路將從 30 V 啟動,這款 IC 可提供的效率超過 93%,在無負載情況下消耗不超過 15 mW,是電池管理系統中減少自放電的理想之選。

最新設計範例 DER-953Q 現在可以在 power.com 網站下載。這款小型 100 W 電源供應器使用 InnoSwitch3-AQ,無需在電動車輛中使用 12 V 電池。如需詳細資訊,請下載 DER-953Q 設計範例報告InnoSwitch3-AQ 產品規格型錄

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