EV消除12V電池成趨勢 PI用技術引領市場

家用汽車早已邁入電氣時代，現(xiàn)如今汽車上的電器設備越來越多，汽車電源系統(tǒng)除了給發(fā)動機啟動電機、燈光、電動助力轉(zhuǎn)向等部件供電用電之外，還要滿足如多媒體影音系統(tǒng)、倒車雷達、手機充電、行車記錄儀、GPS導航儀等設備的用電要求。

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

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

去除12V電池可以有效縮減電池本身和相關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 電池故障而無法運行和消除電池更換成本。同時取消12V鉛酸蓄電池可以減少電池定期維護的成本，減少對環(huán)境的污染，符合新能源汽車的環(huán)保理念。

傳統(tǒng)設計中，12V蓄電池會給一些低壓的部門來進行供電，但其最大的功率是來自于汽車轉(zhuǎn)向助力，也就是方向盤助力，其功率會達到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)換電壓給低壓設備供電。12V大容量電池的使用可以為低壓負載部分的供電提供冗余并具有提供瞬間過載的能力。

而未來新能源汽車的電源設計架構趨勢是，通過高壓直流母線電池直接與兩個APU相通，一個APU用來控制AC充電口的高壓母線電源，另一個用來控制高壓電池組給低壓設備供電，提供冗余。這樣就可以替代12V電池的功能，同時還可以將部分低壓負載功率轉(zhuǎn)移到高壓負載功率上。進而減輕APU的功率需求。在這些設計中，功率開關的可靠性和高效性就成為了關鍵。

InnoSwitch3-AQ器件簡化EV的功率架構

在2023美國國際電力電子應用展（APEC）上，Power Integrations宣布推出了900V氮化鎵(GaN)器件——符合AEC-Q100標準且適用于基于400V母線系統(tǒng)的電動汽車的InnoSwitch3-AQ。新IC采用PowiGaN?技術，可提供高達100W的功率，效率超過93%，因而無需散熱片。InnoSwitch3設計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汽車提供輔助電源。而900V PowiGaN開關對于進行12V電池替代的系統(tǒng)可提供更大的功率和更高的設計裕量，并且效率高于硅基變換器。

Power Integrations表示，汽車級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類似的性能和保護功能。

InnoSwitch3-EP器件提升工業(yè)領域電源效率

在工業(yè)領域，增加的功率能力和更高的效率在家電、三相電機和服務器中的輔助電源(PSU)等應用中也極具優(yōu)勢。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)的國家或地區(qū)。