คำอธิบายโดยละเอียดของ DC/DC ในยานพาหนะไฟฟ้า
รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีการติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันสูงขนาดใหญ่และแบตเตอรี่กรดตะกั่วแรงดันต่ำที่ใช้ในรถยนต์เครื่องยนต์ จำเป็นต้องชาร์จแบตเตอรี่ทั้งสองก้อน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องชาร์จที่สถานีชาร์จ และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดต้องชาร์จจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในปัจจุบัน อุปกรณ์ที่แปลงไฟ DC บางตัวให้เป็นไฟ DC อื่นคือตัวแปลง DC/DC เราจะอธิบายฟังก์ชันและการกำหนดค่าระบบของตัวแปลง DC/DC
ตัวแปลงไฟ DC/DC คืออะไร?
ภาพรวมของตัวแปลง DC/DC
อุปกรณ์ EV ทั้งหมดต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงาน มอเตอร์ขับเคลื่อน ฯลฯ อาศัยกำลังของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันสูง/ขนาดใหญ่ในการทำงาน และอุปกรณ์ออนบอร์ดอื่นๆ อีกจำนวนมาก (ECU กล้อง ไฟ ฯลฯ) อาศัยกำลังของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแรงดันต่ำ เพื่อดำเนินการ หากไม่ได้ชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่จะหมด จึงต้องชาร์จจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อุปกรณ์ที่แปลงไฟ DC แรงดันสูงเป็นไฟ DC แรงดันต่ำก็คือตัวแปลง DC/DC เมื่อแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ อุปกรณ์ออนบอร์ดของ EV ต่างๆ จึงสามารถทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมได้
การใช้ไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำต่างกัน
- การใช้ไฟฟ้าแรงสูง
ในการใช้งานมอเตอร์ขับเคลื่อน ต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูง เนื่องจากมอเตอร์ต้องการกำลังสูง หากพยายามทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ จะเกิดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ ส่งผลให้วงจรสูญเสียเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพการแปลงต่ำ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูง (400V หรือมากกว่า) เพื่อลดกระแสไฟฟ้า
- การใช้ไฟฟ้าแรงต่ำ
แรงดันไฟฟ้าต่ำใช้กับอุปกรณ์อื่นๆ นอกเหนือจากที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์ขับเคลื่อน (อุปกรณ์ต่างๆ ในรถยนต์และไฟหน้า ฯลฯ) นอกจากนี้ แม้แต่อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง วงจรควบคุมภายในก็ยังทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ ดังนั้นตัวแปลง DC/DC ที่แปลงจากไฟฟ้าแรงสูงไปเป็นไฟฟ้าแรงต่ำจึงเป็นสิ่งจำเป็น
เกี่ยวกับโครงสร้างวงจรของตัวแปลง DC/DC
โครงสร้างโดยรวม
- การตรวจจับแรงดันไฟฟ้า (ด้านอินพุต): วัดแรงดันไฟฟ้าอินพุตจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
- ตัวกรองสัญญาณรบกวน (ด้านอินพุต): กำจัดสัญญาณรบกวนโดยใช้ตัวเก็บประจุและขดลวด
- วงจรแปลงแรงดันไฟฟ้า: แปลงแรงดันไฟฟ้าโดยการสลับผ่านหม้อแปลงฉนวนและ FET
- ตัวกรองสัญญาณรบกวน (ด้านเอาต์พุต): ขจัดสัญญาณรบกวนโดยใช้ตัวเก็บประจุและคอยล์
- การตรวจจับแรงดันไฟฟ้า (ด้านเอาต์พุต): วัดแรงดันเอาต์พุต
- วงจรควบคุม: ควบคุมวงจรแปลง ฯลฯ
- ตัวแปลง DC/DC: จ่ายไฟให้กับวงจรควบคุม
- วงจรสื่อสาร : วงจรสื่อสารกับภายนอก
สำหรับ EV อุปกรณ์ออนบอร์ดส่วนใหญ่นอกเหนือจากมอเตอร์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟหลักของยานพาหนะมาก อุปกรณ์ที่แปลงเอาต์พุต DC แรงดันสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็น DC แรงดันต่ำคือตัวแปลง DC/DC ในอนาคต เมื่อจำนวน EV เพิ่มขึ้น จำนวนตัวแปลง DC/DC ที่ติดตั้งก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน
นอกจากนี้ เนื่องจากอุปกรณ์ต่างๆ มีการใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น จึงจำเป็นต้องติดตามเอาต์พุตตัวแปลง DC/DC ที่สูงขึ้นด้วย ในอนาคต ผู้คนจะหยิบยกข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่สูงขึ้นสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ เช่น ไฟฟ้าแรงสูง (แรงดันไฟฟ้าทนสูง) กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ การสูญเสียต่ำ ทนความร้อนสูง และการย่อขนาด