I moduli di alimentazione ad alta densità e la rete di distribuzione dell’energia a 48V consentono ai veicoli di fascia media di adottare funzionalità di lusso.
Andover, MA – Xiamen Hongfa Electroacoustic Co., Ltd (Hongfa) ha progettato il sistema di alimentazione per sospensioni attive più performante e più piccolo del settore, utilizzando il BCM6135 di Vicor, con l’obiettivo di introdurre questa caratteristica a lungo considerata un lusso nelle flotte di veicoli di fascia media.
Superando decenni di falsi inizi da parte di importanti fornitori di tecnologia automobilistica, Hongfa ha trovato un equilibrio tra la necessità di gestire le dimensioni, il peso e le prestazioni transitorie del sistema di sospensioni attive e i requisiti di maggiore efficienza, migliore EMI (interferenze elettromagnetiche) e capacità di rigenerazione simmetrica dell’energia.
Hongfa, i cui relè stanno abilitando nuove architetture zonali a 48V, ha collaborato con Vicor per integrare un modulo di alimentazione convertitore DC-DC a rapporto fisso 800V-48V. Questo modulo si affianca a una rete di sensori, attuatori elettromeccanici e software sofisticato per regolare le sospensioni del veicolo in tempo reale. La collaborazione ha portato al sistema di sospensioni attive più piccolo mai realizzato – quasi la metà delle dimensioni del concorrente più vicino – con la risposta transitoria di conversione di potenza più veloce del settore.
I primi tentativi industriali negli anni ’70 includevano una complessa soluzione elettromagnetica che metteva a dura prova le capacità dei sistemi di alimentazione a batteria a 12V e richiedeva quattro motori da 90 kg. Storicamente, il 12VDC si è dimostrato inadeguato per alimentare i motori delle sospensioni attive senza aggiungere dimensioni, peso e costi.
Figura 1 Hongfa ha progettato il sistema di sospensioni attive più piccolo e leggero sul mercato combinando un’architettura a 48V e moduli di alimentazione ad alta densità. Vengono utilizzati quattro convertitori di bus DC-DC Vicor BCM6135 a rapporto fisso, da 800V a 48V, per convertire l’alta tensione a 48V e instradare l’energia a ciascuna ruota. Il BCM6135 è bidirezionale e fornisce la risposta transitoria più veloce di qualsiasi convertitore DC-DC. Questa velocità di commutazione simmetrica consente una rigenerazione ottimale dell’energia quando è direttamente collegato al convertitore DC-DC.
Inoltre, alcuni convertitori DC-DC convenzionali possono erogare energia senza la necessità di una batteria intermedia, ma lo svantaggio è che sono ingombranti e mancano del tempo di risposta transitoria rapido richiesto per soddisfare le esigenze rigenerative di recupero e immagazzinamento dell’energia.
I moduli convertitori DC-DC a rapporto fisso da 800V a 48V di Vicor (BCM) sono intrinsecamente bidirezionali e offrono la risposta transitoria più veloce (8 milioni di ampere/secondo) di qualsiasi topologia di convertitore DC-DC. I BCM offrono anche prestazioni bidirezionali simmetriche con la capacità di ridurre o aumentare la tensione con lo stesso livello di potenza. Il loro avanzato package planare semplifica il design del sistema di gestione termica, riducendo ulteriormente l’ingombro e il peso complessivi.
Figura 2 Il sistema di sospensione attiva Hongfa (Power System SpecsHF3661 800V 48V DC/DC System) è raffreddato a liquido ed è il più compatto sul mercato, con un peso di 2,6 kg e dimensioni di 197 mm x 201 mm x 71 mm.
La soluzione di Hongfa sfrutta i moduli di alimentazione ad alta densità di Vicor per creare un alimentatore compatto (197 mm x 201 mm x 71 mm) da 5 kW per ogni attuatore. Il sistema può elaborare rapidamente fino a 6 kW di potenza di picco in entrambe le direzioni. Il design del convertitore è notevolmente semplificato utilizzando una coppia di moduli Vicor BCM6135 che operano in parallelo, invece di diverse centinaia di componenti discreti.
Il convertitore ha un intervallo operativo tra 420V e 920V. Con il raffreddamento a liquido può erogare fino a 100A di corrente con un’efficienza del 97,3%. Il volume dell’alloggiamento del sistema è inferiore a 1,8 litri e pesa 2,6 kg, fornendo una significativa riduzione del peso rispetto ad altri sistemi.
“I moduli di alimentazione BCM6135 di Vicor non solo hanno fornito le prestazioni di cui avevamo bisogno, ma hanno anche notevolmente accorciato i nostri tempi di sviluppo e ci hanno reso molto più semplice la progettazione di questo sistema”, ha dichiarato Peter Li, Direttore della Ricerca e Sviluppo di Hongfa.
La combinazione di 48V e moduli di alimentazione ad alta densità sta consentendo nuovi livelli di innovazione nell’elettrificazione automobilistica, riducendo spazio, peso e offrendo prestazioni superiori. Insieme, Hongfa e Vicor stanno sfruttando la loro esperienza congiunta nel settore automobilistico per sviluppare tecnologie avanzate e supportare l’evoluzione dei veicoli elettrici ad alte prestazioni.
