在保時捷和大眾的設計中,800V的系統需要向前兼容400V的快充樁,也就是說車里需要配置一個兼容性的升壓系統, Taycan在設計的時候,在整車系統里面考慮了多個電壓系統,包括800V(動力電池)、400V、48V和12V(LFP電池)。這里就需要多個DCDC進行轉換,要把電壓轉化為400V、48V和12V。而很關鍵的設計,是這個充電泵。
▲圖1.Taycan內的400V到800V的升壓系統
Part 1高壓升壓器的設計考量
Taycan的400V升800V高壓的充電器工作原理有點復雜,實際的想法是做一個獨立的系統,工作原理是一個充電泵,通過高頻的切換把電壓泵上去翻倍的策略來做的,特點是不需要線圈,直接告訴外部的直流充電站1/2的實際需求電壓,然后通過電壓泵拉回來。充電泵的原理采用60Hz的控制頻率,先讓電路總為C1和C2充電,然后通過C1和電壓源串聯,讓輸出電壓的兩倍減去二極管的壓降。
▲圖2.400V=>800V的電壓泵
這個是它的基本原理,好處是這個400V到800V是獨立的部件系統,并不使用原有的動力總成的部件,專物專用。
Part 2具體設計方案
從部件設計來看,這個產品輸入電壓氛圍260-430V低壓段(升壓)和470V-870V高壓段(旁路),對應的輸出電壓范圍主要取決于電池的需求,而整個功率范圍是50-150kW。
這里最主要的部件是里面的功率模塊和電容兩部分,配合使用一個EMI的濾波電容。
▲圖4.升壓部件內部的主要元件
在這個部件里面,由于存在升壓和旁路兩種模式,所以就需要和PDU整合在一起,整個邏輯控制部分是圍繞Aurix來進行的,下面黃色部分,都是帶高壓的。綠色部分的是控制部分(低壓),這個系統架構也是和電池系統配合動作的。
▲圖5.具體的設計原理
如下圖所示,外部的直流電壓輸入以后,進入主EMI的濾波器,然后連接直流電容(C1和C2),配合IGBT模塊(開關和二極管)以后可以順利的升壓。
▲圖6.功率部分概覽
小結:這個400V到800V的升壓系統,對于很多的800V系統來說是一個挺好的設計,主要是和原有的系統解耦,整個設計可靠性比較高。時間比較緊,先寫這么多吧。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:技術討論|保時捷對400V到800V升壓系統的設計
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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