預開關技術減少變流器開關損耗 提升電動汽車續航里程
日期：2024-11-25 07:28:35 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：581蓋世汽車訊 在電池大小不變的情況下，如果你的電動汽車能將續航里程增加10%，你會怎么想?當然，你會很高興，這也是所有電動汽車制造商的期望。續航里程是電動汽車行業最重要的參數之一，制造商總是通過加大電池容量，來提高續航里程，但這會導致電池過重，更重要的是，會提高制造成本。有效解決電動汽車動力系統效率低的問題，才是更好的方案。據外媒報道，電力電子初創企業Pre-Switch的首席執行官Bruce Renouard表示，該公司開發的新技術，可以明顯提高電源變流器的效率，這是電動汽車動力總成的關鍵部件。
大多數變流器都存在開關損耗問題。在變流器中，為了將電流從直流轉換到交流，需要頻繁使用晶體管開關，在這一過程中，會產生不必要的廢熱，導致能量損失，減少電機驅動力。有一種解決開關損耗的方法，叫做軟開關。與逆變器硬開關相比，軟開關使用輔助電路控制開關定時，可以減少功率損失。然而，軟開關技術一般只能在有限的功率范圍內工作，很難應用于電動汽車。
Renouard的公司通過研究軟開關技術，并在此基礎上重新進行設計，提出新的預開關解決方案。預開關技術采用輔助電路和人工智能算法，可以適應多種輸入方式，同時減少開關損耗。預開關解決方案在目前的變流器基礎上增加組件，包括若干無源組件、一個有源開關，以及預伸縮集成電路(Pre-Flex IC.)。該集成電路包含預開關的AI算法，這些算法通過現場可編程門陣列(FPGA)來實現。集成電路監控變流器信息，并利用相關信息來控制開關定時。
關閉開關時，開關從低電壓和高電流變為無電流和高電壓;打開開關時，情況就會相反。在硬開關中，電壓和電流波形一升一降，總會出現短暫的重疊，而造成開關損耗的就是重疊現象。預開關技術利用人工智能算法，補償電壓和電流轉換，從而消除重疊，減少開關損耗。預開關解決方案以這種方式調整輔助諧振開關定時，可以減少高達95%的開關損耗。
采用預開關技術，可以大幅降低開關損耗，使變流器在更高的開關頻率下工作。使用硬開關時，切換頻率越高，由切換損耗帶來的電能損失就越大。預開關變流器不存在這一顧慮，根據開關型號的不同，變流器運行速度可提高5-20倍。變流器開關速度加快，主要有兩個優點。首先，可以縮減直流側電容尺寸，節約空間和重量、降低成本。第二，可以輸出更純粹的交流電。開關越快，輸出波就越接近純正弦波，不必再使用巨大的輸出過濾器。
去年，Pre-Switch公司與一家汽車制造商就其電動汽車項目達成協議，這一努力開始取得成效。今年夏天，該制造商將在一款電動汽車上測試預開關技術，以驗證其性能。雖然Pre-Switch已在實驗室經過數周的可靠性測試，但這是首次對該項技術進行電動車現場試驗。Renouard相信，現場試驗一定會取得成功。屆時，該制造商將在其電動汽車上應用預開關技術，甚至可能啟動投資。但是，目前尚不清楚具體是哪家汽車制造商。
Renouard認為，預開關技術是變流器技術領域的一大進步，有望提高電動汽車的效率和行駛里程。他表示，“軟開關一直被視為電力電子行業的圣杯。但是，因為無法控制它，到了90年代末，人們已經放棄了這種技術。我們復興并賦予其新的生命，給大家帶來驚喜?！?/p>