汽车的电气化给电源系统设计师带来了全新挑战，即以尽可能低的重量实现最高的功率密度，消除车辆续航里程向整体性能的妥协。供电网络（PDN）的设计者还要负责设计安全、高效、重量更轻的系统，同时不影响成本——这是一项非常艰巨的任务。
DC-DC转换器电源模块具有行业领先功率密度和创新架构，为电源设计人员提供了减轻车辆重量、减少电源系统空间和整体成本的解决方案。完全优化的PDN使用48V区域架构和高密度电源模块，将节省高达100美元的成本，减轻高达25公斤的重量。
图1：在整个车辆中用电源模块取代传统的分立式电源转换，可以显著节省电动汽车的成本和重量
电源模块可实现快速扩展和灵活性
与定制、接地、分立式电源设计相比，电源模块可以解锁重要的全新电源系统设计，实现快速创新。三款新的汽车级Vicor DC-DC电源模块可以实现跨平台跨应用的快速功率扩展和更快的电源系统设计，为车辆团队提供灵活、可扩展和可重复使用的解决方案。BCM6135、DCM3735和PRM3735利用了Vicor在功率密度和高效功率转换方面的悠久传统和领先地位。同样重要的是，它们紧凑的尺寸和轻便的重量使其成为汽车的绝佳选择。
这三款模块可以组合成300多种PDN配置，以支持整个车辆的子系统。这三款产品可用于在2至20kW的功率水平下将800V电源转换为48V或12V，几乎满足所有高压电源转换需求。它们特别适合支持向48V和48V区域架构的过渡。此外，利用其双向功能，这些模块能够更好地支持再生电力负载，因为它们能够以汽车行业中最快的电流转换速率改变电流。该产品线已通过APQP流程开发并获得汽车使用认证，并将在未来12个月内推出新的高性能汽车装配线。
通过三款产品简化电动汽车电气化
Vicor 电源模块支持具有并联阵列功能的模块化扩展，并且非常小，可以用于各种应用。这些部件是当今电动汽车电气化和创新的基石。
图2：Vicor BCM6135、DMC3735和PRM3735电源模块为汽车行业的功率密度设定了新的标准。它们共同解决了xEV电源系统的800V、400V、48V和12V系统的复杂转换挑战
快速瞬态响应可告别低压电池
BCM6135是一个2.5kW的隔离BCM®母线转换器，在61×35×7.3mm的封装中将800V转换为48V。它提供了业界领先的158kW/l的功率密度。除了功率密度外，BCM6135的电流转换速率（di/dt）为8MA/s。这种性能是由Vicor 正弦振幅转换器™拓扑和ZVS/ZCS（零电压/零电流）开关控制系统实现的。
300kW/l的功率密度支持48V区域架构
DCM3735 2.0kW DCM™ DC-DC转换器将未经稳压的48V输入转换为稳压的12V电源。DCM3735具有与各种汽车应用兼容的宽输入范围。输出可在8-16V范围内调节，功率密度为300kW/l，支持高压BCM的下游转换和稳压。
为48V区域架构实现紧凑高效的稳压
PRM3735是一款适用于48V电源的2.5kW PRM™稳压器。PRM3735可提供稳压，效率高达99.2%。它占用面积小，功率密度为260kW/l，有助于释放封装空间，从而减小整体DC-DC电源的尺寸。
这些新模块可帮助OEM实现重要的电动汽车动力系统设计目标：
1. 减小尺寸和重量：Vicor模块的功率密度使DC-DC转换器的尺寸和重量减少了50%，实现了行业领先的功率密度。这些模块可用于任何类型的子系统，以节省重量和空间。
2. 将高压转换为SELV：每辆电动汽车都有一个主电池（400V或800V），为无数子系统供电。因此，转换为SELV至关重要，设计师的目标是在最大限度地减少空间和重量的同时实现高效率。
3. 轻松采用48V区域架构：电动汽车在开发更高效PDN方面有突出表现。使用基于48V而不是12V的PDN可以创建一个更节能的系统，使车辆能够为行驶里程提供更多的电池电量。微型DC-DC转换器使这种转变变得非常容易。
电源模块支持广泛的汽车应用
对于电源工程师来说，这三款新的汽车模块就像一把瑞士军刀。它们可以单独使用或组合使用，以简化设计过程，并生产出更高效、更轻重量的系统。那么，当前的电源模块是如何使用的呢？
• 主动悬架在电动汽车中成熟
如今，汽车一级供应商宏发正在与Vicor合作开发800V-48V DC-DC转换器，以支持主动悬架系统。主动悬架利用48V的供电，因为该应用的电力需求超过了12V的供电能力。此外，当将800V或400V布线到车辆上多点时，存在许多安全问题。主动悬架系统将利用BCM6135功率密度实现1.8l以下的系统箱体积。该应用还利用BCM6135的高转换速率实现再生电力负载，这些负载需要即时电流反向将电力传递回电池。
图3：BCM6135与48V相结合可提供最佳性能，并减小电源系统的尺寸和重量。鉴于BCM6135的高转换速率和高效率，该系统可以实现与直接电缆几乎相同的再生电力双向传输，而不需要依赖辅助电池或高压电缆
• 消除或减少低压电池占用面积
随着当今电动汽车中高压主电池的出现，如果有一种方法可以提供强大的瞬态性能，下游电池则可以是一次性的。BCM6135业界领先的转换速率为替换48V电池提供了机会，BCM6135在xEV车辆中充当虚拟48V电池，从而节省了成本和重量。由于BCM6135能以8.0MA/s的转换速率从零电流步进到全电流，因此它可以将牵引电池的800V降压到48V，并为负载供电，就像从48V辅助电池中获取电力一样快。没有其他DC-DC转换器可以与此速度相匹配，使客户能够在降低车辆成本的同时将车辆重量减轻10公斤。
• 每个路线图上都采用了48V区域架构
48V的发展趋势强劲，采用48V成为必然选项。新的电源模块可以很轻松地配置，使这种转换更容易。DCM3735与BCM3735结合使用，可在BCM6135 48V输出上创建稳定的12V电源。
由于60多年来12V一直是行业默认电源，因此车辆中仍有许多负载是为12V电源设计的。这些12V设备成本低，最重要的是可靠性已经得到长期的证明。由于车辆同时需要12V和48V电源，向48V的过渡受到了阻碍。DCM3735可以 与BCM6135组装在一个普通的PCB上，以创建一个紧凑的DC-DC转换器，也可以作为48V区域架构的一部分进行部署。
当用作48V区域架构的一部分时，DCM3735可以远程安装，在车辆上创建本地12V电源。这种应用方法让PDN设计者可有效地支持12V负载，同时实现了向48V母线过渡时节省高达90%的成本和重量。
• 预充电可防止电流浪涌并减轻重量
BCM6135的另一种应用是利用BCM的双向能力，提供一种低成本、低重量的方法，在牵引电池接合之前对电动汽车中的高压负载进行预充电。预充电是启动过程中的必要步骤，它可以防止电池接合时的电流浪涌，从而损坏负载（如泵和压缩机）。目前，这个步骤是使用高压接触器和电阻器完成的，这增加了1kg，成本超过50美元。代替方法是使用BCM6135作为主DC-DC转换器和安装在车辆中的低压电池之一。BCM6135可以将低压电池电量提升到高压，并实现所需的预充电，消除了传统的预充电接触器和电源电阻器。
高密度功率模块为电动汽车创新创造了新的可能性
汽车电气化是汽车行业有史以来面临的最具挑战性的设计问题之一。增加电池和电子设备会使车辆重量增加，影响续航里程和性能。采用高密度电源模块进行设计是处理高压转换和应对重型电子设备影响的完美解决方案。
Vicor凭借其行业领先的功率密度，简化了电源工程师的工作，并帮助稳定未来的xEV平台，只需使用三个电源模块：BCM1635、DCM3735和PRM3735。这些紧凑型产品使PDN设计者能够缩小DC-DC电源转换所需的硬件尺寸，利用较小的系统集成到电池或其他电源管理箱中，并减轻冷却系统的重量。Vicor模块不仅为开拓创新打开了大门，也节省了最终的成本和重量。这三个模块为降本减重奠定了基础，成本可下降100美元，车辆重量减轻25kg。
