电流隔离增强EV/HEV安全、性能和可靠性
如图所示,充电器的AC输入直接由输入整流器和滤波器变换成DC,并经过功率因数校正(PFC)电路调节。调节后的DC电压由主级侧开关电路转换成脉冲,并应用到变压器的主级线圈。变压器缩放电压和电流脉冲以满足充电器的输出需求。次级侧电路整流并且滤波高频脉冲,再转换成DC。
功率控制管理闭环操作并监视传输到电池中的电量,直到电池充满电为止。在这个示例中隔离组件可提供几个重要的功能:变压器在主级侧和次级侧隔离能量传输;线性隔离器为电流传感器、高压检测和反馈控制信号提供安全的隔离电平转换;以及数字隔离器为控制器区域网络(CAN)总线接口提供安全隔离。
图4:DC-DC(12V网络)变换器
图5显示在简化的HEV系统中,隔离器件的位置和使用方法。HEV提出比EV更困难的技术挑战,因为其在传动系统中添加复杂的小型气动引擎,增加了机械传动系统和电子系统的复杂性。需要注意的是图4中气动引擎由专用引擎控制模块(ECM)管理,包括隔离的CAN总线接口,其使用相关的低压HV ECU管理引擎速率、时序和其他关键参数。还需要注意的是,电动机/发生器(M/G)温度传感器为了安全性和电平兼容,对传感器地和HV ECU地进行隔离。此外,主要和辅助逆变器、充电器以及12V网络DC-DC变换器,他们都与另一个不同地电平或存在高压的装置进行了有效隔离。
图5:简化的HEV电气系统结构图
增强系统集成度
EV/HEV设计要求持续不断的减少汽车重量、改善电池技术和提高能量转换系统的能力。这些进步又促进开关模式电源拓扑结构和大规模系统级IC的创新。虽然现代CMOS隔离装置提供了增强性能,但是数字隔离器的最大好处在于,能够与其他功能相结合,形成单芯片隔离系统。
隔离器件在EV/HEV应用中无处不在,并且与汽车和操作人员的安全息息相关。此类器件能提供安全隔离、无缝电平转换,并且消除地噪声,从而大大增强汽车的性能和可靠性。
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