传统内燃机车辆与 混合电动车辆(HEV)或电动车辆(EV) 之间的一个首要差异之一是存在多节电池和电压等级。内燃机由单个12V或24V电池(通常是铅酸电池)运转。可是,HEV和EV运用的二次高压电池的规模从48V(HEV)到更高的电压400V至800V(EV)。
多电压电平的存在需求阻隔来维护低压电路免受高压影响。明显,关于400V及以上的电池,您需求阻隔,但在48V轻度混合体系中是否需求阻隔?让我们来剖析一下。
图1:48 V HEV中的启动器/发电机子体系
48V HEV中的阻隔
即便电压不高达400V或800V,阻隔关于48V混合动力轿车来说也很重要,究其原因有很多种,其间包含增强的抗抗噪功能和毛病维护。
图1所示为一个 起动发电机体系 ,其间包含H桥和场效应晶体管(FET)的功率级处在48V侧。这些FET的开关会引起电压瞬变(dv/dt),这或许会在48V接地端产生一些共模噪声。没有任何阻隔的情况下,该噪声将与12V端侧耦合,并影响低压侧电路的信号完整性。经过在两边之间增加阻隔,如图1所示,您可进步共模瞬变抗扰度和信号完整性。
在图2中, 电池办理体系(BMS) 中的48 V电池组和 微操控器(MCU) 坐落高电压侧,而MCU运用 操控器局域网(CAN)协议 与电子操控单元进行通讯。假如48 V侧呈现毛病,则电压或许会呈现在12 V侧。低电压侧的电路组件(本例中为CAN收发器)或许无法接受高电压,且或许会损坏。在低压侧的CAN收发器与高压侧的微操控器之间运用阻隔器将保证低压电路的安全性,即便在高压侧有毛病产生
德国轿车工业协会 320(VDA320)规范指定了轿车电气和电子部件的毛病电流测验(E48-20),其间测验电压应用于48V/12V阻隔层,12V 和 48V 体系之间的预期电流有必要小于 1 微安。装备阻隔器可保证电流契合这一规范。
Figure 2: 48-V BMS block diagram
图2:48V BMS框图
假如您正在规划48V HEV体系,并正在寻觅与48V侧接口的阻隔器材。根据接口规范,有一些选件可用于48V侧和12V侧之间的通讯。
关于需求在12V和48V侧之间进行串行外围设备接口(SPI)、 通用异步接收器发送器(UART) 或通用输入/输出(GPIO)通讯的规划,您能够运用数字阻隔器,例如 ISO7741-Q1 或 ISO7721-Q1 ,详细取决于所需的阻隔通道数。
当您下正在运用I2C通讯来节约信号迹线数时,阻隔式I2C器材,例如 ISO1540-Q1 (双向数据,双向时钟) ISO1541-Q1 (双向数据,双向时钟)可满意此用处。
假如两边之间存在CAN通讯而且需求阻隔时,您能够增加一个数字阻隔器(例如ISO7721-Q1)与CAN收发器串联,或许运用集成的阻隔式CAN器材(例如 ISO1042-Q1 )来节约空间。
数据通讯仅仅解决方案的一部分。您还有必要阻隔两边之间的电源,您能够运用反激式、反降压或推挽拓扑完成这一阻隔。关于部分电源(例如,阻隔式CAN收发器的电源),能够考虑可与外部变压器、整流器和低压降稳压器一同运用的变压器驱动器,例如 SN6501-Q1 、 SN6505A-Q1 或 SN6505B-Q1 ,以生成简略的阻隔式电源,如图3所示。
SN6501-Q1 、 SN6505A-Q1 或 SN6505B-Q1 之间的首要差异在于每个驱动器的输出电流、是否存在可削减辐射的扩频和不同的开关频率。这些选项使您能够挑选正确的器材,以满意体系的辐射规范和电源要求。
虽然我已经在48 V HEV的布景下评论了这些解决方案,但这些器材系列的阻隔标准和更广泛的封装选项使这些系列也适用于电池电压更高的EV。能够在对 EV 规划进行少数修正的情况下重复运用HEV子体系的阻隔部分,然后节约规划和布局时刻。
图3:具有安稳输出的阻隔式电源的简易电路