業(yè)界首次混合動(dòng)力房車錦標(biāo)賽使用全新 Delta Motorsport 智能功率密集型電池組

頗負(fù)盛名的英國房車錦標(biāo)賽 （BTCC） 是一項(xiàng)始于 1958 年的悠久賽事。30 多輛精心設(shè)計(jì)的賽車為獲勝競相角逐，令賽事精彩壯觀。2022年，英國房車錦標(biāo)賽將會(huì)增加一個(gè)新的維度，并將成為業(yè)界首個(gè)采用輕度混合動(dòng)力汽車的大型房車錦標(biāo)賽。

BTCC 規(guī)定，駕駛員可以戰(zhàn)術(shù)性地使用電動(dòng)機(jī)提升車輛性能，并提高車輛加速能力。此合同已授予 Cosworth Electronics，該公司把這項(xiàng)高度專業(yè)化的工作分包給 Delta Motorsport。由于其在電子領(lǐng)域擁有多學(xué)科工程聲譽(yù)和專業(yè)技術(shù)，Delta Motorsport 同意為這種“戰(zhàn)術(shù)提升”設(shè)計(jì)新的電池組和相關(guān)電子產(chǎn)品。

全新的 48V 鋰離子電池組采用創(chuàng)新型智能電源管理以及高功率密度 DC－DC 轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓系統(tǒng)。電池組為逆變器－電機(jī)組合供電，并接受其產(chǎn)生的再生電力，同時(shí)高功率密度轉(zhuǎn)換器解決方案可為汽車的所有電路和設(shè)備供電。這種架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的功率密度和電源管理水平可去除交流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，從而進(jìn)一步減輕重量，提高性能與可靠性。

該系統(tǒng)利用模塊化供電網(wǎng)絡(luò) （PDN） 實(shí)現(xiàn)了小體積、輕重量和高性能。PDN 采用 48VDC 電源，為四個(gè)并聯(lián)的 DC－DC 轉(zhuǎn)換器供電，后者共同提供高達(dá) 92 安培的 13．8V 穩(wěn)壓電源（功率約 1．2千瓦）。負(fù)載由四個(gè)轉(zhuǎn)換器共擔(dān)，盡管只用三個(gè)轉(zhuǎn)換器（即 N＋1 或航空級(jí)冗余）就可以完全支持負(fù)載。

混合動(dòng)力系統(tǒng)的三相無刷電機(jī)通過雙向逆變器連接電池，雙向逆變器將電池電源輸送至電機(jī)，并將電機(jī)產(chǎn)生的再生電力返回到電池。

在最初前往維修道的限速行駛過程中，電機(jī)以純電動(dòng)模式（僅電機(jī)，無內(nèi)燃機(jī)）驅(qū)動(dòng)車輛，然后當(dāng)駕駛員要求在比賽中提升性能時(shí)，電機(jī)以輕度混合動(dòng)力模式（與內(nèi)燃機(jī)一起）驅(qū)動(dòng)車輛。

Delta Motorsport 負(fù)責(zé)為英國房車錦標(biāo)賽的“戰(zhàn)術(shù)提升”設(shè)計(jì)新的電池組和相關(guān)電子產(chǎn)品。利用模塊化供電網(wǎng)絡(luò) （PDN），該系統(tǒng)使用 48VDC 電源即可提供高性能。

創(chuàng)新型電池組智能與管理

電池組包括電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可控制所有電池電壓，并確保電池在與電機(jī)－逆變器控制器通信的同時(shí)，隨時(shí)處理可能出現(xiàn)的最大充電和放電電壓。該系統(tǒng)根據(jù)電池充電狀態(tài) （SoC），不斷計(jì)算并向控制器更新電池能提供或接受的電流量。在低SoC 下必須降低功率需求，而在高 SoC 下必須限制再生發(fā)電。

該系統(tǒng)還可實(shí)時(shí)監(jiān)控所有可用電池的溫度，并將結(jié)果反饋到可用的功率計(jì)算中。此外，如果出現(xiàn)問題，它可以打開接觸器，安全地隔離電池組。

該電池管理系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)日志和診斷，以記錄DC－DC轉(zhuǎn)換器的性能。這不僅能檢查故障狀態(tài)，還可提供有關(guān)所有車輛上輸送的準(zhǔn)確電流量的反饋。

Vicor DC－DC 轉(zhuǎn)換器電源模塊

DC－DC轉(zhuǎn)換器電源系統(tǒng)使用四個(gè) Vicor DCM3623 隔離式穩(wěn)壓 DC－DC 轉(zhuǎn)換器 ChiP 電源模塊，從電池組提供 13．8V 穩(wěn)壓輸出，電流最高可達(dá) 92安培。由于其小巧纖薄的外形，它們在安裝后與電池單元之間延伸的微孔冷卻板直接熱接觸。

Delta Motorsport設(shè)計(jì)的供電網(wǎng)絡(luò)使用 48VDC 電源，為四個(gè)并聯(lián)的 DC－DC 轉(zhuǎn)換器供電，后者共同提供高達(dá) 92 安培的 13．8V 穩(wěn)壓電源（功率約 1．2千瓦）。負(fù)載由四個(gè)轉(zhuǎn)換器共擔(dān)，盡管只用三個(gè)轉(zhuǎn)換器（即 N＋1 或航空級(jí)冗余）就可以完全支持負(fù)載。

由Delta Motorsport設(shè)計(jì)的 Vicor 供電網(wǎng)絡(luò)

將最大體積留給供電的電池單元而不是電源電子產(chǎn)品，這一點(diǎn)至關(guān)重要。因此，Vicor 供電網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)出了重大的優(yōu)勢，DCM模塊的可擴(kuò)展性和易于并聯(lián)實(shí)現(xiàn)了模塊化電源架構(gòu)，讓 Delta 在不犧牲功率的前提下將 DC－DC PDN 定制為他們所需的小尺寸 。

Vicor模塊化電源組件在最初的電池組測試中表現(xiàn)優(yōu)異，無需降額運(yùn)行，也沒有電壓驟降。未來的電動(dòng)汽車將不可避免地需要更小、更輕及更高效的電源電子產(chǎn)品來滿足日益增長的性能需求。隨著制造商轉(zhuǎn)而采用48V 電池來處理這種高功率，Vicor 模塊化方法可以通過更小、更輕的線纜和連接器來提高供電網(wǎng)絡(luò)效率，從而降低功耗和重量。

Delta Motorsport還采用了 Vicor PI3105，一種用于不間斷電源 （UPS） 的小型 60W 隔離式轉(zhuǎn)換器。它能向電池組電子設(shè)備供電，以便在與車輛電源隔離時(shí)維持安全系統(tǒng)。UPS 還允許電子設(shè)備的供電獨(dú)立于車輛，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢查的遠(yuǎn)程連接。