保時(shí)捷對(duì)400V到800V升壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在保時(shí)捷和大眾的設(shè)計(jì)中，800V的系統(tǒng)需要向前兼容400V的快充樁，也就是說(shuō)車?yán)镄枰渲靡粋€(gè)兼容性的升壓系統(tǒng)， Taycan在設(shè)計(jì)的時(shí)候，在整車系統(tǒng)里面考慮了多個(gè)電壓系統(tǒng)，包括800V（動(dòng)力電池）、400V、48V和12V（LFP電池）。這里就需要多個(gè)DCDC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，要把電壓轉(zhuǎn)化為400V、48V和12V。而很關(guān)鍵的設(shè)計(jì)，是這個(gè)充電泵。

▲圖1.Taycan內(nèi)的400V到800V的升壓系統(tǒng)

Part 1高壓升壓器的設(shè)計(jì)考量

Taycan的400V升800V高壓的充電器工作原理有點(diǎn)復(fù)雜，實(shí)際的想法是做一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，工作原理是一個(gè)充電泵，通過(guò)高頻的切換把電壓泵上去翻倍的策略來(lái)做的，特點(diǎn)是不需要線圈，直接告訴外部的直流充電站1/2的實(shí)際需求電壓，然后通過(guò)電壓泵拉回來(lái)。充電泵的原理采用60Hz的控制頻率，先讓電路總為C1和C2充電，然后通過(guò)C1和電壓源串聯(lián)，讓輸出電壓的兩倍減去二極管的壓降。

▲圖2.400V=>800V的電壓泵

這個(gè)是它的基本原理，好處是這個(gè)400V到800V是獨(dú)立的部件系統(tǒng)，并不使用原有的動(dòng)力總成的部件，專物專用。

Part 2具體設(shè)計(jì)方案

從部件設(shè)計(jì)來(lái)看，這個(gè)產(chǎn)品輸入電壓氛圍260-430V低壓段（升壓）和470V-870V高壓段（旁路），對(duì)應(yīng)的輸出電壓范圍主要取決于電池的需求，而整個(gè)功率范圍是50-150kW。

▲圖3.升壓部件的參數(shù)規(guī)格

這里最主要的部件是里面的功率模塊和電容兩部分，配合使用一個(gè)EMI的濾波電容。

▲圖4.升壓部件內(nèi)部的主要元件

在這個(gè)部件里面，由于存在升壓和旁路兩種模式，所以就需要和PDU整合在一起，整個(gè)邏輯控制部分是圍繞Aurix來(lái)進(jìn)行的，下面黃色部分，都是帶高壓的。綠色部分的是控制部分（低壓），這個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)也是和電池系統(tǒng)配合動(dòng)作的。

▲圖5.具體的設(shè)計(jì)原理

如下圖所示，外部的直流電壓輸入以后，進(jìn)入主EMI的濾波器，然后連接直流電容（C1和C2），配合IGBT模塊（開關(guān)和二極管）以后可以順利的升壓。

▲圖6.功率部分概覽

小結(jié)：這個(gè)400V到800V的升壓系統(tǒng)，對(duì)于很多的800V系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)挺好的設(shè)計(jì)，主要是和原有的系統(tǒng)解耦，整個(gè)設(shè)計(jì)可靠性比較高。時(shí)間比較緊，先寫這么多吧。

審核編輯：湯梓紅