作者： Greg Green，汽車市場行銷總監

創新模組提高了電動汽車應用的效率並降低了複雜性

汽車的電氣化給電源系統設計師帶來了全新挑戰，即以盡可能低的重量實現最高的功率密度，消除車輛續航里程向整體效能的妥協。供電網路（PDN）的設計者還要負責設計安全、高效、重量更輕的系統，同時不影響成本——這是一項非常艱巨的任務。

DC-DC 轉換器電源模組具有行業領先功率密度和創新架構，為電源設計人員提供了減輕車輛重量、减少電源系統空間和整體成本的解決方案。完全優化的 PDN 使用 48V 區域架構和高密度電源模組，將節省高達 100 美元的成本，減輕高達 25 公斤的重量。

電源模組可實現快速擴充和靈活性

與定制、接地、分立式電源設計相比，電源模組可以解鎖重要的全新電源系統設計，實現快速創新。三款新的汽車級 Vicor DC-DC 電源模組可以實現跨平臺跨應用的快速功率擴充和更快的電源系統設計，為車輛團隊提供靈活、可擴充和可重複使用的解決方案。BCM6135、DCM3735 和 PRM3735 利用了 Vicor 在功率密度和高效功率轉換方面的悠久傳統和領先地位。同樣重要的是，它們緊湊的尺寸和輕便的重量使其成為汽車的絕佳選擇。

這三款模組可以組合成 300 多種 PDN 配寘，以支持整個車輛的子系統。這三款產品可用於在 2 至 20kW 的功率水准下將 800V 電源轉換為 48V 或 12V，幾乎滿足所有高壓電源轉換需求。它們特別適合支持向 48V 和 48V 區域架構的過渡。此外，利用其雙向功能，這些模組能够更好地支持再生電力負載，因為它們能够以汽車行業中最快的電流轉換速率改變電流。該產品線已通過 APQP 流程開發並獲得汽車使用認證，並將在未來 12 個月內推出新的高性能汽車裝配線。

通過三款產品簡化電動汽車電氣化

Vicor 電源模組支持具有並聯陣列功能的模組化擴展，並且非常小，可以用於各種應用。這些部件是當今電動汽車電氣化和創新的基石。

快速瞬態回應可告別低壓電池

BCM6135 是一個 2.5kW 的隔離 BCM® 母線轉換器，在 61×35×7.3mm 的封裝中將 800V 轉換為 48V。它提供了業界領先的 158kW/l 的功率密度。除了功率密度外，BCM6135 的電流轉換速率（di/dt）為 8MA/s。這種效能是由 Vicor 正弦振幅轉換器™ 拓撲和 ZVS/ZCS（零電壓/零電流）開關控制系統實現的。

300kW/l 的功率密度支持 48V 區域架構

DCM3735 2.0kW DCM™ DC-DC 轉換器將未經穩壓的 48V 輸入轉換為穩壓的 12V 電源。DCM3735 具有與各種汽車應用相容的寬輸入範圍。輸出可在 8-16V 範圍內調節，功率密度為 300kW/l，支持高壓 BCM 的下游轉換和穩壓。

為 48V 區域架構實現緊湊高效的穩壓

PRM3735 是一款適用於 48V 電源的 2.5kW PRM™ 穩壓器。PRM3735 可提供穩壓，效率高達 99.2%。它佔用面積小，功率密度為 260kW/l，有助於釋放封裝空間，從而减小整體 DC-DC 電源的尺寸。

這些新模組可幫助 OEM 實現重要的電動汽車動力系統設計目標：

1. 减小尺寸和重量：Vicor 模組的功率密度使 DC-DC 轉換器的尺寸和重量减少了 50%，實現了行業領先的功率密度。 DCM3735 是一款 2.0kW DCM™ DC-DC 轉換器，可將未穩壓的 48V 輸入轉換為穩壓的 12V 電源。DCM3735 的寬輸入範圍可相容各種汽車應用。輸出可在 8 - 16V 範圍內調節，功率密度為 300kW/l，支持下游轉換和調節模組，這些模組可用於任何類型的子系統，以節省重量和空間。
2. 將高壓轉換為 SELV：每輛電動汽車都有一個主電池（400V 或 800V），為無數子系統供電。因此，轉換為 SELV 至關重要，設計師的目標是在最大限度地减少空間和重量的同時實現高效率。
3. 輕鬆採用 48V 區域架構：電動汽車在開發更高效 PDN 方面有突出表現。使用基於 48V 而不是 12V 的 PDN 可以創建一個更節能的系統，使車輛能够為行駛里程提供更多的電池電量。微型 DC-DC 轉換器使這種轉變變得非常容易。

電源模組支持廣泛的汽車應用

對於電源工程師來說，這三款新的汽車模塊就像一把瑞士軍刀。它們可以單獨使用或組合使用，以簡化設計過程，並生產出更高效、更輕重量的系統。那麼，當前的電源模組是如何使用的呢？

• 主動懸架在電動汽車中成熟如今，汽車一級供應商宏發正在與 Vicor 合作開發 800V-48V DC-DC 轉換器，以支持主動懸架系統。主動懸架利用 48V 的供電，因為該應用的電力需求超過了 12V 的供電能力。此外，當將 800V 或 400V 佈線到車輛上多點時，存在許多安全問題。主動懸架系統將利用BCM6135 功率密度實現 1.8l 以下的系統箱體積。該應用還利用 BCM6135 的高轉換速率實現再生電力負載，這些負載需要即時電流反向將電力傳遞回電池。
• 消除或减少低壓電池佔用面積隨著當今電動汽車中高壓主電池的出現，如果有一種方法可以提供强大的瞬態效能，下游電池則可以是一次性的。BCM6135 業界領先的轉換速率為替換 48V 電池提供了機會，BCM6135 在 xEV 車輛中充當虛擬 48V 電池，從而節省了成本和重量。由於 BCM6135 能以 8.0MA/s 的轉換速率從零電流步進到全電流，因此它可以將牽引電池的 800V 降壓到 48V，並為負載供電，就像從 48V 輔助電池中獲取電力一樣快。沒有其他 DC-DC 轉換器可以與此速度相匹配，使客戶能够在降低車輛成本的同時將車輛重量減輕 10 公斤。
• 每個路線圖上都採用了 48V 區域架構
  48V 的發展趨勢強勁，採用 48V 成為必然選項。新的電源模組可以很輕鬆地配寘，使這種轉換更容易。DCM3735 與 BCM3735 結合使用，可在 BCM6135 48V 輸出上創建穩定的 12V 電源。
  
  由於 60 多年來 12V 一直是行業默認電源，因此車輛中仍有許多負載是為 12V 電源設計的。這些 12V 設備成本低，最重要的是可靠性已經得到長期的證明。由於車輛同時需要 12V 和 48V 電源，向 48V 的過渡受到了阻礙。DCM3735 可以與 BCM6135 組裝在一個普通的 PCB 上，以創建一個緊湊的 DC-DC 轉換器，也可以作為 48V 區域架構的一部分進行部署。
  
  當用作 48V 區域架構的一部分時，DCM3735 可以遠程安裝，在車輛上創建本地 12V 電源。這種應用方法讓 PDN 設計者可有效地支持 12V 負載，同時實現了向 48V 母線過渡時節省高達 90% 的成本和重量。
• 預充電可防止電流浪湧並減輕重量
  BCM6135 的另一種應用是利用 BCM 的雙向能力，提供一種低成本、低重量的方法，在牽引電池接合之前對電動汽車中的高壓負載進行預充電。預充電是啟動過程中的必要步驟，它可以防止電池接合時的電流浪湧，從而損壞負載（如泵和壓縮機）。目前，這個步驟是使用高壓接觸器和電阻器完成的，這新增了 1kg，成本超過 50 美元。代替方法是使用 BCM6135 作為主 DC-DC 轉換器和安裝在車輛中的低壓電池之一。BCM6135 可以將低壓電池電量提升到高壓，並實現所需的預充電，消除了傳統的預充電接觸器和電源電阻器。

高密度功率模組為電動汽車創新創造了新的可能性

汽車電氣化是汽車行業有史以來面臨的最具挑戰性的設計問題之一。新增電池和電子設備會使車輛重量新增，影響續航里程和效能。採用高密度電源模組進行設計是處理高壓轉換和應對重型電子設備影響的完美解決方案。

Vicor 憑藉其行業領先的功率密度，簡化了電源工程師的工作，並幫助穩定未來的 xEV 平臺，只需使用三個電源模組：BCM1635、DCM3735 和 PRM3735。這些緊湊型產品使 PDN 設計者能够縮小 DC-DC 電源轉換所需的硬體尺寸，利用較小的系統集成到電池或其他電源管理箱中，並減輕冷卻系統的重量。Vicor 模組不僅為開拓創新打開了大門，也節省了最終的成本和重量。這三個模組為降本减重奠定了基礎，成本可下降 100 美元，車輛重量減輕 25kg。

Greg Green 現任 Vicor 公司汽車客戶項目總監。他在汽車行業擁有超過 33 年的豐富經驗，涉及 OEM 廠商和一級供應商的製造、設計工程和產品線管理。Greg 豐富的汽車產業經驗包括製造、產品開發和業務開發等。Greg 先後畢業於密歇根大學和凱特林大學，分別獲航空航太工程學士學位和製造管理碩士學位。

Greg Green，汽車行銷市場經理