Преобразователи тока в электромобилях: как найти оптимальный вариант?
Бортовые сети электромобилей сформированы множеством устройств и цепей, для корректной работы каждой из которых требуется определенное напряжение. Источником питания для всех систем является батарея, а за изменение напряжения отвечают преобразователи. Такая схема гарантирует функциональность транспортного средства, его эксплуатационную надежность и безопасность.
Одно из главных звеньев бортовой сети любого электромобиля – преобразователь, работающий с постоянными токами. Он преобразует высоковольтный сигнал, подаваемый с основной батареи, в низковольтный, необходимый для работы большинства автомобильных систем, отвечающих за развлекательные функции или безопасность.
Преобразователи представлены различными классами, могут быть каталогизированы по множеству показателей, один из которых – направление передачи. Классические модели передают сигнал только в одном направлении, модифицированные – в двух, прямом и обратном, что дает возможность использовать функцию рекуперации энергии при торможении. Также технику можно разделить на группы, учитывая конструктивные особенности, стоимость, изоляцию.
Неизолированные преобразователи: классификация
Неизолированные устройства представлены следующими группами:
- Понижающие. Основная функция – уменьшение напряжения одновременно с увеличением силы тока. Главное преимущество – очень высокий КПД, превышающий 90 процентов, вся энергия преобразуется именно в электричество, а не в тепло.
- Повышающие. Увеличивают напряжение, сила тока падает. Не самые распространенные устройства, они довольно громоздкие, при этом, уязвимы для резких колебаний напряжения.
- Повышающе-понижающие. Напряжение на выходе может быть как больше, так и меньше входного.
- Комбинированные. По сути, это развитие предыдущих устройств. Они также способны работать на повышение и понижение, однако, отличаются усовершенствованной электрической схемой, за счет которой пульсации тока сводятся к минимуму.
Схема преобразователей, независимо от категории, может базироваться на различных компонентах. Наиболее распространенный вариант – конденсаторы, способные увеличивать напряжение в несколько раз, делить его, инвертировать. Для точности работы, конденсаторы находятся под управлением микроконтроллеров.
Второй вариант – магниты, которые копят энергию, а по команде – высвобождают ее на трансформаторе. Подобные решения распространены в электрических цепях, где мощность должна быть постоянной, необходимо свести к минимуму даже минимальные ее колебания.
Преобразователи с гальванической развязкой
Это усовершенствованные устройства, основной компонент – высокочастотный трансформатор, обеспечивающий надежное отделение сигнала на выходе от входного. Такая схема обеспечивает прохождение сигнала в двух направлениях, при этом, исключает прямую связь между ее компонентами, что значительно повышает уровень безопасности, особенно важно при работе на повышенных значениях тока и напряжения.
Основные характеристики преобразователей выглядят следующим образом:
- Номинальный ток. Максимальное значение тока, при котором преобразователь может работать стабильно в течение длительного времени.
- Рабочая температура. Диапазон температур, в котором устройство функционирует без сбоев, риска перегрева внутренних модулей.
- Выраженность пульсаций. Пульсации тока на входном источнике питания могут приводить к искажениям выходного сигнала, при значительной выраженности – к выходу преобразователя из строя. Нужно обязательно учитывать, с какими помехами способно справиться устройство.
Преобразователи, используемые в бортовых сетях электромобилей, должны продуцировать минимум шума, чтобы не мешать работе электронных систем, а также быть на 100% безопасными, укомплектованными гальваническими развязками, чтобы исключить пробой напряжения в случае выхода из строя. Это убережет водителя и пассажиров от тяжелых поражений током.