原標(biāo)題：在輕度混合動(dòng)力汽車中如何利用功率模塊和寬禁帶實(shí)現(xiàn)雙電池管理

在輕度混合動(dòng)力汽車中，利用功率模塊和寬禁帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙電池管理是一個(gè)復(fù)雜但高效的過程。以下是對(duì)這一過程的詳細(xì)解析：

一、雙電池管理系統(tǒng)概述

輕度混合動(dòng)力汽車通常采用雙電壓架構(gòu)，即48V和12V電池系統(tǒng)。48V電池主要用于為集成起動(dòng)發(fā)電機(jī)（ISG）等高功率設(shè)備供電，而12V電池則負(fù)責(zé)為傳統(tǒng)車輛負(fù)載供電。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)系統(tǒng)之間的電源轉(zhuǎn)換和高效管理，需要使用雙向轉(zhuǎn)換器以及先進(jìn)的功率模塊和寬禁帶技術(shù)。

二、功率模塊的應(yīng)用

1. 功率模塊的選擇：

• 在雙電池管理系統(tǒng)中，電源斷路級(jí)和負(fù)載斷路級(jí)可使用分立式MOSFET或集成式MOSFET功率模塊。這些模塊的主要用途是通過使用背靠背開關(guān)配置，將每個(gè)交錯(cuò)級(jí)的輸入和輸出分別與其他級(jí)以及48V（源）和12V（負(fù)載）電池隔離開來。

2. 小型汽車功率模塊（APM）：

• 采用符合AEC要求的小型封裝，具有低熱阻、低內(nèi)部電阻和更高的EMI性能。這些特性使得APM在雙電池管理系統(tǒng)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

三、寬禁帶技術(shù)的應(yīng)用

1. 寬禁帶器件的優(yōu)勢(shì)：

• 寬禁帶（WBG）器件，如氮化鎵（GaN），可以顯著提高效率并縮小尺寸，同時(shí)降低系統(tǒng)總成本。

• 由于寬禁帶器件可以顯著降低開關(guān)損耗，因此使用寬禁帶的降壓轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)數(shù)倍于典型硅功率晶體管的轉(zhuǎn)換速度，從而最大限度地減少電磁干擾。

2. 寬禁帶器件在轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用：

• 在雙電池管理系統(tǒng)中，寬禁帶器件被廣泛應(yīng)用于雙向交錯(cuò)式同步降壓/升壓轉(zhuǎn)換器中。這些轉(zhuǎn)換器通過精確控制電源開關(guān)和電感中的電流流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)48V和12V電池系統(tǒng)之間的高效電源轉(zhuǎn)換。

四、雙電池管理系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

1. 雙向轉(zhuǎn)換器的多種工作模式：

• 車輛啟動(dòng)期間：ISG由48V鋰離子電池供電。如果48V電池電量不足，轉(zhuǎn)換器將在升壓模式下工作，利用12V電池提供額外的啟動(dòng)電流。

• 車輛正常行駛期間：轉(zhuǎn)換器在降壓模式下工作，使用48V電池為12V電池充電，并為12V負(fù)載供電。當(dāng)需要額外電力時(shí)，轉(zhuǎn)換器將切換至升壓模式，為ICE提供補(bǔ)充電力。

2. 多級(jí)交錯(cuò)式降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的使用：

• 為了在寬功率范圍內(nèi)保持高能效，多級(jí)交錯(cuò)式降壓-升壓轉(zhuǎn)換器成為首選。這種轉(zhuǎn)換器通過并聯(lián)連接多個(gè)相同的轉(zhuǎn)換器相位，充當(dāng)單個(gè)高功率轉(zhuǎn)換器。在重載情況下，所有相位都工作；在輕載期間，可使用電池?cái)嗦烽_關(guān)關(guān)閉一些負(fù)載，以降低損耗、提高效率。

3. 電流感應(yīng)放大器的應(yīng)用：

• 為了準(zhǔn)確測(cè)量電流并調(diào)整主電感電流，系統(tǒng)使用基于分流電阻的電流感應(yīng)放大器。這種放大器具有極低的誤差和高達(dá)80V的共模電壓抑制比，能夠耐受高達(dá)80V的瞬變電壓。

綜上所述，在輕度混合動(dòng)力汽車中，利用功率模塊和寬禁帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙電池管理是一個(gè)高效且復(fù)雜的過程。通過選擇合適的功率模塊、應(yīng)用寬禁帶器件以及優(yōu)化雙向轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)48V和12V電池系統(tǒng)之間的高效電源轉(zhuǎn)換和精確管理。