EV消除12V電池成趨勢(shì) PI用技術(shù)引領(lǐng)市場(chǎng)

家用汽車早已邁入電氣時(shí)代，現(xiàn)如今汽車上的電器設(shè)備越來(lái)越多，汽車電源系統(tǒng)除了給發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)、燈光、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向等部件供電用電之外，還要滿足如多媒體影音系統(tǒng)、倒車?yán)走_(dá)、手機(jī)充電、行車記錄儀、GPS導(dǎo)航儀等設(shè)備的用電要求。

汽車電源系統(tǒng)一般是由發(fā)電機(jī)和蓄電池共同組成。早在汽車發(fā)展初期，電氣系統(tǒng)并未引入汽車產(chǎn)品，隨后因起動(dòng)機(jī)的應(yīng)用普及，汽車開始裝備了蓄電池，當(dāng)時(shí)的電壓標(biāo)準(zhǔn)是6V。由于各類汽車電氣化設(shè)備得到大量應(yīng)用6V系統(tǒng)所能提供的功率太低，無(wú)法滿足更多的“用電需求”，車載標(biāo)準(zhǔn)電壓就從6V提升到了12V。12V電壓值隨后成為全球通用標(biāo)準(zhǔn)（柴油車24V），因此可以大幅度降低車廠與電氣設(shè)備配件供應(yīng)鏈之間的協(xié)調(diào)問題，并大幅降低成本。

然而隨著混動(dòng)汽車以及新能源汽車的出現(xiàn)和普及，未來(lái)12V低壓電池或許將面臨被淘汰的命運(yùn)。那么我們不禁會(huì)疑問，取消12V電池對(duì)于新能源汽車有哪些好處？取消12V電池對(duì)汽車開關(guān)電源有哪些影響？如何滿足取消12V電池后汽車電氣設(shè)備的供電需求？

去除12V電池可以有效縮減電池本身和相關(guān)車輛接線的重量和成本，有利于提升新能源汽車的續(xù)航能力，而且還可以防止車輛因 12V 電池故障而無(wú)法運(yùn)行和消除電池更換成本。同時(shí)取消12V鉛酸蓄電池可以減少電池定期維護(hù)的成本，減少對(duì)環(huán)境的污染，符合新能源汽車的環(huán)保理念。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，12V蓄電池會(huì)給一些低壓的部門來(lái)進(jìn)行供電，但其最大的功率是來(lái)自于汽車轉(zhuǎn)向助力，也就是方向盤助力，其功率會(huì)達(dá)到1500W~4000W左右。大致邏輯是通過APU輔助供電單元，將高壓電轉(zhuǎn)換成12V到低壓母線上，一方面給12V電池蓄電，另一方面在汽車工作期間通過轉(zhuǎn)換電壓給低壓設(shè)備供電。12V大容量電池的使用可以為低壓負(fù)載部分的供電提供冗余并具有提供瞬間過載的能力。

而未來(lái)新能源汽車的電源設(shè)計(jì)架構(gòu)趨勢(shì)是，通過高壓直流母線電池直接與兩個(gè)APU相通，一個(gè)APU用來(lái)控制AC充電口的高壓母線電源，另一個(gè)用來(lái)控制高壓電池組給低壓設(shè)備供電，提供冗余。這樣就可以替代12V電池的功能，同時(shí)還可以將部分低壓負(fù)載功率轉(zhuǎn)移到高壓負(fù)載功率上。進(jìn)而減輕APU的功率需求。在這些設(shè)計(jì)中，功率開關(guān)的可靠性和高效性就成為了關(guān)鍵。

InnoSwitch3-AQ器件簡(jiǎn)化EV的功率架構(gòu)

在2023美國(guó)國(guó)際電力電子應(yīng)用展（APEC）上，Power Integrations宣布推出了900V氮化鎵(GaN)器件——符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)且適用于基于400V母線系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的InnoSwitch3-AQ。新IC采用PowiGaN?技術(shù)，可提供高達(dá)100W的功率，效率超過93%，因而無(wú)需散熱片。InnoSwitch3設(shè)計(jì)還具有出色的輕載效率，非常適合在低功耗睡眠模式下為電動(dòng)汽車提供輔助電源。而900V PowiGaN開關(guān)對(duì)于進(jìn)行12V電池替代的系統(tǒng)可提供更大的功率和更高的設(shè)計(jì)裕量，并且效率高于硅基變換器。

Power Integrations表示，汽車級(jí)InnoSwitch3-AQ器件可以從400V母線提供100W的輸出功率，并且具備與800V電動(dòng)汽車系統(tǒng)所用的廣受歡迎的1700V碳化硅InnoSwitch3-AQ IC類似的性能和保護(hù)功能。

InnoSwitch3-EP器件提升工業(yè)領(lǐng)域電源效率

在工業(yè)領(lǐng)域，增加的功率能力和更高的效率在家電、三相電機(jī)和服務(wù)器中的輔助電源(PSU)等應(yīng)用中也極具優(yōu)勢(shì)。因此Power Integrations還推出了同系列的新品——InnoSwitch3-EP。新的900V器件與現(xiàn)有的725V和750V InnoSwitch3-EP器件引腳相兼容，并提供更高的安全裕量，非常適合市電電壓不穩(wěn)的國(guó)家或地區(qū)。