Die Miniatur-Leistungsmodule BCM6135, DCM3735 und PRM3735 eröffnen dneue Möglichkeiten, die Größe und das Gewicht der Stromversorgungssysteme im gesamten Fahrzeug zu reduzieren. (Bild: Vicor)
Vicor hat drei Leistungsmodule in der Automobilklasse für 48V- Elektrofahrzeugsysteme auf dem Markt veröffentlicht, die eine branchenführende Leistungsdichte bieten und die Produktion von Automobilherstellern und Tier-1-Zulieferern im Jahr 2025 unterstützen. Die Produkte BCM6135, DCM3735 und PRM3735 verwenden von Vicor entwickelte und AEC-Q100-zertifizierte ICs und haben den PPAP-Prozess mit Automobilkunden durchlaufen.
„Mit diesen skalierbaren und flexiblen Miniatur-Leistungsmodulen hat Vicor einen neuen Standard für die Leistungsdichte in der Automobilindustrie gesetzt“, sagte Patrick Wadden, Vice President des Automotive Geschäftsbereichs bei Vicor. „Unsere Hochleistungswandler eröffnen den Automobilherstellern neue Möglichkeiten, die Größe und das Gewicht der Stromversorgungssysteme im gesamten Fahrzeug zu reduzieren“.
Die drei Leistungsmodule Module im Detail
Der BCM6135 ist ein 2,5-kW-BCM-Buswandler mit 98 % Wirkungsgrad, der 800V von der Traktionsbatterie in 48 V umwandelt, um eine Sicherheits-Kleinspannungsversorgung (SELV) für das Fahrzeug bereitzustellen. Intern sorgt der Buswandler für die Trennung zwischen Hoch- und Niederspannung, was den für die DC/DC-Wandlung benötigten Platz erheblich reduziert. Dank der Leistungsdichte von 158 kW/l können Entwickler von Elektrofahrzeugen die Größe des primären DC/DC-Wandlers und das Fahrzeuggewicht senken. Aufgrund seiner bidirektionalen Stromreaktionsrate von 8 MA/s kann der BCM6135 eine 11 kg schwere 48-V-Batterie ersetzen, indem er als virtuelle 48-V-Batterie im E-Fahrzeug dient.
Der DCM3735 ist ein 2,0-kW-DCM-DC/DC-Wandler, der einen ungeregelten 48-V-Eingang in einen geregelten 12-V-Ausgang umwandelt. Die Ausgangsspannung kann im Bereich von 8 bis 16 V eingestellt werden und ist somit mit einer Vielzahl von Automobilanwendungen kompatibel. Der Wandler hat eine Leistungsdichte von 300 kW/l, was ihn zu einer geeigneten Wahl für Architekturen macht, die eine 48-V-Verteilung auf 12-V-Subsysteme in ECU-Zonen-Anwendungen implementieren.
Der PRM3735 ist ein 2,5-kW-PRM-Regler für 48 V mit einem Wirkungsgrad von 99,2 %. Durch seine kleine Grundfläche und einer Leistungsdichte von 260 kW/l spart er Platz und reduziert die gesamte DC/DC-Stromversorgung. Er eignet sich bestens zur Unterstützung geregelter 48-V-Lasten in neuen Fahrzeugarchitekturen.
Die neu vorgestellten Module lassen sich in über 300 Konfigurationen anordnen und ermöglichen große Flexibilität und Skalierbarkeit zur Unterstützung von Innovationen in einer Vielzahl von Fahrzeug-Subsystemen. Da der Markt von einer 12-V- zu einer 48-V-Zonenarchitektur übergeht, sind diese Produkte effizient bei der Umwandlung von und zu 48 V.
Alle drei Module können problemlos in einem Array angeordnet werden, um die Versorgungsleistung zu erhöhen und bieten eine automatische Stromaufteilung für optimale Leistung in einem Array. Diese Module lösen komplexe Herausforderungen bei 800-V-, 400-V-, 48-V-, und 12-V-Systemen.
„Unsere Leistungsmodule erleichtern die Umwandlung der Primärbatteriespannung (800 V oder 400 V) in 48 V und weiter bis zur Last“, sagte Patrick Wadden.
Welche Anwendungsbereiche profitieren von den Modulen
Die Leistungsmodule von Vicor reduzieren die Größe der Stromversorgungsnetze im gesamten Fahrzeug:
- Aktive Federung für Elektrofahrzeuge
Der Leistungsbedarf eines aktiven Federungssystems ist zu hoch, um ihn mit 12 V zu decken. Der Wechsel auf einen 48-V-Bus und die Umsetzung mit dem bidirektionalen BCM6135 ist eine Möglichkeit, hohe Leistung bereitzustellen. Diese Anwendung nutzt auch die hohe Flankensteilheit des BCM6135, da die aktive Federung eine regenerative Stromlast ist, die eine sofortige Umkehr des Stromflusses erfordert, um den regenerierten Strom in die Batterie zurück zu speisen. - Vermeidung oder Reduzierung von Niederspannungsbatterien
Die branchenführende Flankensteilheit des BCM6135 ermöglicht es, die 48-V-Batterie zu ersetzen - das BCM fungiert als virtuelle 48-V-Batterie im EV-Fahrzeug und ermöglicht so Kosten- und Gewichtseinsparungen. Da der BCM6135 mit 8,0 MA/s von Null auf Volllast schalten kann, ist er in der Lage, die 800 V der Traktionsbatterie auf 48 V herunter zu wandeln und eine Last genauso schnell mit Strom zu versorgen, wie sie Strom von einer zusätzlichen 48-V-Batterie ziehen würde. So können Kunden das Fahrzeuggewicht um bis zu 25 kg reduzieren und gleichzeitig die Fahrzeugkosten senken. - Einführung der 48-V-Zonen-Architektur auf jeder Roadmap
Die neuen Leistungsmodule sind einfach zu konfigurieren, um diesen Übergang zu erleichtern. Das DCM3735 wird zusammen mit dem BCM3735 eingesetzt, um aus dem 48-V-Ausgang des BCM6135 eine geregelte 12-V-Stromversorgung zu erzeugen. Bei Verwendung als Teil der 48-V-Zonenarchitektur kann das DCM3735 dezentral montiert werden, um eine lokale 12-V-Stromversorgung in einer Fahrzeugzone, z. B. auf der rechten Seite, zu erzeugen. Mit diesem Ansatz können PDN-Entwickler 12-V-Lasten effektiv unterstützen und gleichzeitig bis zu 90 % der Kosten- und Gewichtseinsparungen erzielen, die sich aus der Umstellung auf einen 48-V-Bus ergeben. - Vorladen vermeidet Stromstöße und spart Gewicht
Das Vorladen ist ein notwendiger Schritt beim Startvorgang. Es verhindert Stromstöße beim Einschalten der Batterie, die die Verbraucher (z. B. Pumpen und Kompressoren) beschädigen könnten. Derzeit erreicht man dies mit Hochspannungsschaltern und Widerständen, die 1 kg wiegen und über 50 US-Dollar kosten. Oder man verwendet den BCM6135 als primären DC/DC-Wandler und eine der im Fahrzeug installierten Niederspannungsbatterien.
Der BCM6135 kann die Leistung der Niederspannungsbatterie auf Hochspannung anheben und die erforderliche Vorladung erreichen, wodurch der herkömmliche Vorladeschütz und der Leistungswiderstand überflüssig werden.
Fazit
Die Flexibilität der Leistungsmodule ermöglicht es, eine Vielzahl von Automobilanwendungen mit Strom zu versorgen. Wichtiger noch, sie erfüllen das Versprechen der Einführung von 48 V. Ob es um die Umwandlung der Hochvoltbatterie auf 48 V geht, um die Bereitstellung von Point-of-load-Leistung von einem 48-V-Bus oder darum, ältere 12-V-Subsysteme in neuen 48-V-Zonenarchitekturen zu integrieren – die automobilzertifizierten Leistungsmodule mit der branchenführenden Leistungsdichte reduzieren den Energieverlust und vereinfachen das Design.