有关太阳能车辅助电源的设计因素
普利司通世界太阳能车挑战赛(BWSC)是一项穿越澳大利亚内陆且赛程达3,000公里的比赛,旨在测试最高效太阳能车的极限。任何电动汽车的电气系统都很复杂,太阳能电动汽车更是如此。
车内有两个主要系统,一个是驱动电机的高功率电路,另一个是驱动辅助系统的低功率电路。面向动力系统的高功率部件包括:
- 太阳能电池板 - 在日照充足的情况下,为驱动和辅助系统提供足够的电力
- 高压电池 - 在太阳能发电不足时提供电力
- 双向变换器和电机控制器 - 自太阳能/电池向逆变器提供高功率并对其进行控制
- DC-AC逆变器 - 将直流电流转换为驱动电机的交流电流
- 驱动电机 - 将电能转化为机械力以驱动车辆。此外,在许多情况下,它们还能在制动时产生电能,并将电能送回到电池
然而,同样重要的还有控制和安全电路,以及其他辅助负载,其中可能包括:
- 显示屏
- 传感器
- 遥测发射器/接收器
- 照明
- 控制/安全电路
如果没有可靠的辅助电源,不仅这些显示屏会瘫痪,而且后果将不堪设想。由于电机控制器的电路也需要辅助电源,因此汽车将无法正常行驶!在澳大利亚内陆地区,您肯定不想半路抛锚。
辅助电源需要兼顾许多因素,包括效率、安全性和可靠性。传统的设计,如目前道路上的许多电动汽车,使用单独的12/24/48V电池提供辅助电源,必要时使用DC-DC降压变换器为显示屏和其他电子装置供电。这种设计既增加了系统的重量和复杂性,又增加了潜在的故障点,而这一切对于追求效率最大化的汽车来说都是不可取的。还有更好的办法。
来自苏黎世联邦理工学院的αCentauri(又名αCe)太阳能赛车队是完成这一赛程的车队之一,他们采用Power Integrations基于PowiGaN的InnoSwitch离线式开关IC为85号赛车的控制板供电。αCe之所以选用PowiGaN InnoSwitch设计其DC-DC辅助电源,是因为该方案的750V PowiGaN开关可以保护元件不受变换器400V高压侧产生的任何功率尖峰的影响。
此外,采用Fluxlink技术的反激电路可最大限度地提高效率,同时在不使用光耦的情况下提供安全隔离,从而减少反馈电路中的元件数量,提高效率。它还可以消除几个潜在的故障点,包括前面提到的光耦。PowiGaN和Fluxlink技术确实改变了这支车队的游戏规则。
博主Mr. Green正在现场为αCentauri太阳能车队加油助威。您可在Power Integrations的官方YouTube频道和LinkedIn页面上关注#PowiGaNVan。
本篇Mr. Gree博客是#PowiGaNVan特别系列博客、视频博客、直播和社交文章的一部分,我们将跟随αCentauri车队穿越澳大利亚内陆,一起见证普利司通世界太阳能车挑战赛。