Stromversorgungen Infac setzt für 48-V-Zonenarchitekturen auf DC/DC-Wandler von Vicor

Das südkoreanische Unternehmen Infac hat einen 800-V-Akkupack-Designblock für E-Fahrzeuge vorgestellt, der einen isolierten und geregelten Hochleistungs-DC/DC-Wandler von Vicor integriert. Dieser übernimmt die Wandlung von 800 auf 48 V.

Anstatt die DC/DC-Wandlerstufe als separates Teilsystem zu behandeln, hat Infac die Versorgung so konzipiert, dass die Spannung direkt an der Quelle für die SELV-Verteilung im gesamten Fahrzeug heruntertransformiert wird. Dieser Ansatz ermöglicht sauberere, flexiblere und stärker modular aufgebaute 48-V-Zonenarchitekturen für verschiedene E-Fahrzeugplattformen, ohne dass Batteriezellen verlagert werden müssen oder die Reichweite des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.

Hohe Anforderungen an das Wärmemanagement

Hochvolt-DC/DC-Wandler werden in der Regel außerhalb des Akkusystems – 800 oder 400 V – montiert, was zusätzliche Sicherheits- und Wärmemanagementsysteme erfordert. Die Motor- und Wechselrichtersysteme von Elektrofahrzeugen benötigen Hunderte Kilowatt Leistung und erfordern Kabelbäume, Halterungen und Gehäuse für hohe Spannungen. Andere Teilsysteme des Antriebsstrangs sowie die Karosserie- und Fahrwerkselektronik benötigen 3,5 bis 12 kW und können problemlos über ein 48-V-SELV-Zonen-Stromverteilungsnetz versorgt werden.

Die physische Trennung der Hochvoltquelle und des DC/DC-Wandlers führt zu einer unnötigen Verdoppelung der Stromverteilungs- und Energiemanagementsysteme, was Platz, Gewicht und Kosten verschwendet und den Bedarf an Flüssigkeitskühlsystemen verzweifacht.

Verlagerung der DC/DC-Wandlung in den Batteriepack

Die zentrale Erkenntnis von Infac war, dass der Akkupack bereits über ein robustes Flüssigkeitskühlsystem zur Wärmeableitung verfügt. Durch die Integration des Hochvolt-DC/DC-Wandlers in die Batterie und die Nutzung bestehender Infrastruktur konnten die Koreaner auf ein separates Kühlsystem verzichten, das bei herkömmlichen Lösungen außerhalb des Akkupacks für den DC/DC-Wandler untergebracht ist. Das stellt eine Abkehr von einer herkömmlichen „Silver-Box“-Konstruktion dar, indem der Akku nicht mehr als passive Energiequelle, sondern als zentraler, intelligenter Energie-Hub positioniert wird.

Die Umstellung erfolgte mithilfe der DC/DC-Wandler BCM6135 von Vicor. Sie bieten eine hohe Leistungsdichte sowie PRM3735-Regler, die eine Wandlung von hoher Spannung auf 48 V sowie die Regelung übernehmen. Damit steht ein vollständig isolierter und geregelter Versorgungsbus für Zonenarchitekturen bereit.

Zuvor war die Integration der DC/DC-Wandlung im Inneren des Akkus nicht praktikabel, weil Platzbeschränkungen die Entwickler vor Herausforderungen rund um das Power Management, die elektrische Isolation, Sicherheitsanforderungen und die Robustheit der Leistungsmodulgehäuse stellten.

Vorteile einer Batterie-integrierten DC/DC-Wandlung

Durch die Integration des DC/DC-Wandlers im Akkupack konnte Infac die Leistungsfähigkeit auf Systemebene erheblich steigern:

• Durch die Nutzung des Flüssigkeitskühlkreislaufs des Akkus entfallen redundante Kühlkreisläufe und die Anzahl der Wärmeschnittstellen verringert sich.

• Die Länge und Dicke der Hochvoltkabel reduziert sich, was die Kabelführung vereinfacht.

• Weniger Halterungen, Gehäuse und Kühlkomponenten senken die Kosten für die Stückliste und das Gewicht.

• Verkleinerte Anschlüsse und Kühlwege verringern Leckstellen und das Risiko elektrischer Ausfälle.

• Weniger externe Schnittstellen ermöglichen schnellere und konsistentere Fertigungsprozesse.

 (se)

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