Мерцедес-Бенц (Mercedes-Benz) разработва иновативна силова електронна система, която може да промени начина, по който бъдещите електромобили управляват енергията на батерията, зареждането и подаването на мощност. Наречена „Силов преобразувател“ (Power Converter), технологията е проектирана да поддържа постоянен изход с високо напрежение до 800 волта, независимо от състоянието на заряда на батерията или състоянието на отделните клетки.
Новата система използва децентрализирани, софтуерно управлявани микро-преобразуватели за управление на енергийните потоци на нивото на отделни батерийни клетки или групи клетки. Чрез намаляване на зависимостта между напрежението на батерията и високоволтовата електрическа система на автомобила, Мерцедес цели да направи бъдещите архитектури на електромобилите по-ефективни, гъвкави и компактни.
Технологията може също така да елиминира нуждата от определени конвенционални компоненти за зареждане, да опрости разработването на електрически задвижващи системи и да даде възможност за нови функции за зареждане, включително двупосочно зареждане.
Как работи технологията за силови преобразуватели на Мерцедес-Бенц
При конвенционалните електромобили системното напрежение до голяма степен се определя от броя на последователно свързаните батерийни клетки. С намаляване на състоянието на заряда на батерията, нейното работно напрежение също спада. Стареенето и разликите в състоянието на отделните клетки могат допълнително да повлияят на цялостната производителност на батерийния пакет.
Мерцедес иска да преодолее тези ограничения с новата си архитектура на силовия преобразувател.
Вместо да разчита изцяло на традиционна конфигурация на батерийните клетки за осигуряване на необходимото високо напрежение, системата използва множество децентрализирани микро-преобразуватели. Всеки преобразувател управлява енергийния поток на отделна клетка или група клетки, докато няколко единици, свързани паралелно, работят заедно, за да осигурят стабилен изход на постоянен ток с високо напрежение.
Този подход позволява електрическата система на автомобила да остане до голяма степен независима от колебанията в напрежението на батерията.
Едно важно предимство е възможността за по-интелигентно управление на по-слабите батерийни клетки. Системата за управление може селективно да намали натоварването на клетките, които работят по-малко ефективно, помагайки за балансирането на батерийния пакет и потенциално подобрявайки цялостното използване на енергията.
Настоящото поколение на технологията за силови преобразуватели на Мерцедес осигурява до 3 кВт мощност и поддържа както променливотоково, така и постояннотоково приложение.
Постоянното 800-волтово напрежение може да подобри ефективността на електромобилите
Поддържането на стабилно 800-волтово захранване може да предложи няколко предимства за бъдещите електромобили.
Днес силовата електроника трябва да се съобразява с вариациите в напрежението на батерията по време на целия процес на зареждане и разреждане. Това добавя сложност към дизайна на компоненти като тягови инвертори, които преобразуват мощността на батерията в електричеството, необходимо за електрическите двигатели.
Със силовия преобразувател тяговият инвертор ще получава постоянен вход с високо напрежение до 800 волта.
Това ще позволи на Мерцедес да оптимизира инвертора около по-предвидимо работно напрежение, вместо да го проектира да се справя с по-широк диапазон от променящи се входни данни. Резултатът може да бъде подобрена ефективност на силовата електроника, намалена инженерна сложност и по-големи възможности за стандартизиране на компонентите в различните електрически платформи.
Технологията може също така да даде на Мерцедес повече свобода при проектирането на батерийни пакети. Тъй като необходимото системно напрежение вече няма да зависи толкова силно от броя на последователно свързаните клетки, архитектурите на батериите ще станат по-модулни и адаптивни към различни размери на автомобили и изисквания за производителност.
Мерцедес може да премахне конвенционалното бордово зарядно устройство
Друго значително предимство може да дойде от комбинирането на функции, които в момента се обработват от отделни електронни компоненти.
При конвенционалните електромобили бордовото зарядно устройство преобразува входящото променливотоково електричество в постоянен ток, подходящ за зареждане на батерията. Друга силова електроника се справя с различни задачи за преобразуване на напрежение и управление на енергията.
Силовият преобразувател на Мерцедес може да интегрира няколко от тези функции в по-единна система, потенциално елиминирайки нуждата от отделно конвенционално бордово зарядно устройство.
Това ще създаде възможности за намаляване на броя на компонентите, спестяване на тегло и освобождаване на ценно монтажно пространство в автомобила. По-малкото отделни компоненти също ще помогнат за намаляване на производствените разходи и ще опростят бъдещите архитектури на електрическите задвижващи системи.
За електромобилите намаляването на теглото и подобряването на ефективността на електрическите системи може да допринесе за по-добър общ разход на енергия и потенциално по-голям пробег.
Въпреки това, действителните подобрения в пробега ще зависят от това как технологията ще бъде приложена в серийните автомобили и колко ефективност ще осигури при реални условия на шофиране.
Двупосочно зареждане и софтуерно управлявани функции
Силовият преобразувател може също така да играе важна роля в разширяването на възможностите за зареждане.
Технологията на Мерцедес се разработва с поддръжка за зареждане с променлив ток, зареждане с постоянен ток и двупосочен енергиен трансфер. Последният позволява на електричеството да тече в двете посоки, отваряйки вратата за приложения като От превозно средство към дома (V2H) и От превозно средство към мрежата (V2G).
С От превозно средство към дома (V2H) електромобилът може да подава електричество към дома, потенциално осигурявайки резервно захранване или помагайки на собствениците да използват съхранената енергия по-ефективно. От превозно средство към мрежата (V2G) развива концепцията по-нататък, като позволява на съвместими превозни средства да изпращат електричество обратно към по-широката електрическа мрежа.
Интересен аспект на силовия преобразувател е, че някои от тези възможности ще бъдат активирани или регулирани чрез софтуер, вместо да изискват допълнителен хардуер.
Това създава възможности за безжични актуализации (ОТА) и софтуерно управлявани функции за зареждане. Мерцедес потенциално ще въвежда нови функции или ще регулира възможностите за зареждане, след като автомобилът е напуснал завода.
Това може също така да създаде нови цифрови бизнес модели, включително опционални софтуерни функции. Въпреки това, дали Мерцедес ще предлага платени ОТА надстройки за специфични функции на силовия преобразувател, не е потвърдено.
По-сложната електроника на батериите може да донесе нови предизвикателства
Въпреки потенциалните си предимства, технологията повдига и някои въпроси.
Интегрирането на множество микро-преобразуватели директно в архитектурата на батерията може да увеличи електронната сложност. Повече компоненти в батерийния пакет ще въведат допълнителни предизвикателства, свързани с надеждността, терморегулацията, диагностиката и дългосрочната поддръжка.
Възможността за ремонт е друго важно съображение. Ако отделен преобразувател се повреди, цената и сложността на идентифицирането и подмяната на засегнатия компонент ще повлияят на цялостното потребителско изживяване.
Мерцедес също така ще трябва да докаже, че ползите от децентрализираното преобразуване на мощността надвишават допълнителната хардуерна и контролно-системна сложност.
Последвайте ни в Google News
