【導讀】想象一下，您和幾位朋友正駕駛著經濟型轎車去往城市旅行，卻遇到了一段極其糟糕的路面。就在您經歷有史以來最顛簸的旅程時，一輛高檔轎車卻輕松地以兩倍的速度駛過。您心想，“那肯定不舒服”，但隨后注意到一個奇怪的現象：這輛轎車在這條糟糕的道路上滑行，車輪吸收了所有的沖擊，而車身竟然在漂浮！隨著每一次顛簸，車輪似乎都能神奇地隨路面起伏而上下移動，宛如私人飛機般巡航。這是怎么回事？它是怎么做到的呢？
想象一下，您和幾位朋友正駕駛著經濟型轎車去往城市旅行，卻遇到了一段極其糟糕的路面。就在您經歷有史以來最顛簸的旅程時，一輛高檔轎車卻輕松地以兩倍的速度駛過。您心想，“那肯定不舒服”，但隨后注意到一個奇怪的現象：這輛轎車在這條糟糕的道路上滑行，車輪吸收了所有的沖擊，而車身竟然在漂浮！隨著每一次顛簸，車輪似乎都能神奇地隨路面起伏而上下移動，宛如私人飛機般巡航。這是怎么回事？它是怎么做到的呢？
秘訣在于它采用的主動懸架系統。由于電源方面的挑戰，這種高級功能目前僅在約 10% 的車輛中得到了應用。為了將這項技術推廣到更多的汽車平臺，原始設備制造商需要設計一套更輕、更實惠、更高效的電源系統。Vicor 新推出一款高功率密度車規級電源模塊，可以幫助原始設備制造商實現這一突破，解決困擾汽車行業數十年的電源難題。
主動懸架系統的挑戰
主動懸架系統需要復雜的軟件、傳感器和機電硬件。這些組件能夠即時同步，以提供優質的駕乘體驗。每個車輪都配備了一個可編程元件，可以是液壓執行器、電機，或可調節的減震器。這些元件連接到一個攝像頭（或傳感器），它可以檢測到前方道路上的凹凸不平情況，然后“告知”車輛。這樣，車輛就能夠根據路面狀況預測性地調整懸架，從而確保司乘人員不會感受到顛簸。這項技術并不新鮮。事實上，它以液壓氣動的形式存在了半個多世紀，并且由以優質音頻聞名的 Bose 公司率先推出。
20 世紀 90 年代，Bose 將一種基于電磁鐵的主動懸架系統安裝在原型車上。這個概念被稱為“Project Sound”，展示了電磁驅動器在高負載應用中的能力，類似于著名的磁懸浮列車。然而，Project Sound 也暴露了主動懸架系統的最大缺陷：電源系統的復雜性和重量。
每個車輪都需要一個重達 90千克的電磁電機！車重額外增加 360千克，會顯著降低燃油效率，而且短期內無法實現。此外，12V 電池也無法滿足這種系統的電力需求。
利用現代電氣化電源設計推進主動懸架
到了 2024 年，多家原始設備制造商已經能夠使用替代技術模仿與 Bose 相同的駕乘體驗。所有這些設計都大大減輕了電磁系統的重量，但供電和電源轉換設備的重量仍然是一個難題。
雖然汽車制造商可以通過 12V 系統為汽車的主動懸架提供必要的電源，但大多數系統仍然過于笨重，難以廣泛應用。例如，燃油車需要額外的大型輔助電池和專用的 DC-DC 轉換器為主動懸架供電，這會增加近 14千克的重量，顯然過于沉重。然而，在電動汽車設計中，情況有所不同，因為大型輔助電池是車輛電源系統的基礎，并且可以支持各種其他負載。
輕混合動力汽車是現代高效車輛一個很好的例子，它利用 48V 輔助電池為眾多豪華電子設備和主動懸架系統供電。在這種設計中，輔助電池直接為主動懸架系統提供 48V 電源。然而，大型車輛系統設計的一個缺點是，它們普遍使用的依然是 12V 的母線。這導致車輛中需要額外的 DC-DC 轉換器。此外，主動懸架供電網絡（PDN）重約 20 千克，占據約 18 升的空間。
另一種方法是插電式混合動力汽車中使用的基于 400V 電池的主動懸架系統。在這種情況下，主動懸架系統直接連接到汽車的 400V 電池，這雖然高效，但需要原始設備制造商在整個汽車內部鋪設又重又貴的高壓電纜。此外，使用 400V 電池還會增加維修和急救人員的風險。盡管這種方法有效，但基于 48V 電池的主動懸架系統在短期內更有可能成為行業標準。這種系統由 800V 或 400V 的主電池和 DC-DC 轉換器提供電力。
需要注意的是，將主動懸架系統直接連接到電池的最大優勢之一是能量回收。就像彈簧能夠吸收和釋放能量一樣，主動懸架系統也能夠吸收能量，并將其儲存在電池中。盡管從技術角度來看，這可以通過 DC-DC 轉換器來實現，但很少有制造商能夠設計出瞬態響應足夠快、轉換速率和功效足夠高的系統，以管理設備與電源之間的雙向功率流動。（圖1）
圖1：新的 Vicor BCM6135 能夠將主動懸架系統的尺寸和重量減少 50%，并提供高效能量回收所需的對稱雙向功率流動。由于 BCM6135 具備 800 萬安培/秒的高轉換速率，該系統能夠實現與直接電纜連接幾乎相同的雙向電力傳輸，從而實現能量回收，而無需依賴輔助電池或高壓電纜。相比之下，其他任何主動懸架供電網絡在能量回收方面都無法達到如此高的效率水平。
電源模塊與 48V 架構驅動下一代主動懸架
搭載 Vicor 電源模塊的新型高性能車輛采用先進的主動懸架供電解決方案。Vicor 的 DC-DC 轉換器不僅能夠滿足功率和瞬態響應要求，以優化能量回收，還具備業內最高的功率密度，使原始設備制造商能夠在 PDN 設計中減輕重量，節省空間。
Vicor BCM6135 是一款效率高達 98% 的 2.5kW 隔離式固定比率 BCM? 母線轉換器，能夠將牽引電池的 800V 電壓轉換為 48V（圖 2）。該轉換器本身具有雙向轉換功能，其電流瞬態響應速率高達 800 萬安培/秒，可完美匹配電動汽車主動懸架系統的功率需求。該系統能夠快速捕獲和響應電力需求，在幾分之一秒內提供電力，并且可以在任一方向提供高達 2.5kW 的功率，從而最大限度地提高能量回收率。憑借極高的轉換速率和無與倫比的效率，BCM6135 可以實現幾乎與直接電纜連接相同的雙向電力傳輸，而無需依賴輔助 48V 電池或高壓電纜。在能量回收方面，其他任何主動懸架供電網絡都無法達到如此高的效率水平。
圖 2：BCM6135 與 48V 架構相結合，不僅提供最佳性能，還大大減少了主動懸架電源系統的尺寸和重量，同時優化了 48V 區域架構。BCM6135 是一款效率高達 98% 的 2.5kW 隔離式固定比率 BCM? 母線轉換器，能夠將牽引電池的 800V 電壓轉換為 48V。
BCM6135 的功率密度高達 158kW/L，為電動汽車系統設計人員提供了一種輕量化、高密度的主 DC-DC 轉換器，能夠使用更輕的電纜，從而進一步減輕車重。該設備還可以輕松并聯，以獲得更高的功率，為電源系統設計人員提供更大的靈活性和可擴展性。
通過48V架構和新型可擴展高功率密度產品進行創新
我們正在進入一個汽車電氣化的新時代，電池驅動汽車與 48V 區域架構相結合，創造了新的創新機會。目前，主動懸架系統僅存在于高檔汽車中，但很快將在普通車型中普及。隨著行業向汽車電氣化轉型，主動懸架系統將像防抱死制動系統一樣，從昂貴的豪華功能轉變為標準配置。Vicor 的電源模塊將助力這一目標的實現，通過新發布的車規級 DC-DC 電源模塊 BCM1635 和 48V DC-DC 穩壓器 DCM3735 及 PRM3735（圖 3），為 OEM 提供支持。
圖 3：Vicor BCM6135、DMC3735 和 PRM3735 電源模塊為汽車行業的功率密度樹立了新的標桿。它們共同解決了各種電動汽車電源系統中 800V、400V、48V 和 12V 系統的復雜轉換挑戰。
Vicor 的新產品套件能夠簡化設計，并縮小現有主動懸架系統中供電網絡的尺寸。結合 48V 架構，這些先進的電源模塊能夠最大限度地減少龐大的電力電子設備，并優化能量回收，從而幫助解決存在了幾十年的電源問題。此外，Vicor 實現了 48V 區域架構，這不僅減小了電纜的尺寸，還將主動懸架系統的總重量減少了數公斤。在超重的純電動汽車（BEV）領域，減輕重量無疑是改變游戲規則的關鍵因素。 文章來源：Vicor
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯系小編進行處理。
推薦閱讀：
