预开关技术减少变流器开关损耗 提升电动汽车续航里程

　　盖世汽车讯 在电池大小不变的情况下，如果你的电动汽车能将续航里程增加10%，你会怎么想?当然，你会很高兴，这也是所有电动汽车制造商的期望。续航里程是电动汽车行业最重要的参数之一，制造商总是通过加大电池容量，来提高续航里程，但这会导致电池过重，更重要的是，会提高制造成本。有效解决电动汽车动力系统效率低的问题，才是更好的方案。据外媒报道，电力电子初创企业Pre-Switch的首席执行官Bruce Renouard表示，该公司开发的新技术，可以明显提高电源变流器的效率，这是电动汽车动力总成的关键部件。
       

　　大多数变流器都存在开关损耗问题。在变流器中，为了将电流从直流转换到交流，需要频繁使用晶体管开关，在这一过程中，会产生不必要的废热，导致能量损失，减少电机驱动力。有一种解决开关损耗的方法，叫做软开关。与逆变器硬开关相比，软开关使用辅助电路控制开关定时，可以减少功率损失。然而，软开关技术一般只能在有限的功率范围内工作，很难应用于电动汽车。

　　Renouard的公司通过研究软开关技术，并在此基础上重新进行设计，提出新的预开关解决方案。预开关技术采用辅助电路和人工智能算法，可以适应多种输入方式，同时减少开关损耗。预开关解决方案在目前的变流器基础上增加组件，包括若干无源组件、一个有源开关，以及预伸缩集成电路(Pre-Flex IC.)。该集成电路包含预开关的AI算法，这些算法通过现场可编程门阵列(FPGA)来实现。集成电路监控变流器信息，并利用相关信息来控制开关定时。

　　关闭开关时，开关从低电压和高电流变为无电流和高电压;打开开关时，情况就会相反。在硬开关中，电压和电流波形一升一降，总会出现短暂的重叠，而造成开关损耗的就是重叠现象。预开关技术利用人工智能算法，补偿电压和电流转换，从而消除重叠，减少开关损耗。预开关解决方案以这种方式调整辅助谐振开关定时，可以减少高达95%的开关损耗。

　　采用预开关技术，可以大幅降低开关损耗，使变流器在更高的开关频率下工作。使用硬开关时，切换频率越高，由切换损耗带来的电能损失就越大。预开关变流器不存在这一顾虑，根据开关型号的不同，变流器运行速度可提高5-20倍。变流器开关速度加快，主要有两个优点。首先，可以缩减直流侧电容尺寸，节约空间和重量、降低成本。第二，可以输出更纯粹的交流电。开关越快，输出波就越接近纯正弦波，不必再使用巨大的输出过滤器。

　　去年，Pre-Switch公司与一家汽车制造商就其电动汽车项目达成协议，这一努力开始取得成效。今年夏天，该制造商将在一款电动汽车上测试预开关技术，以验证其性能。虽然Pre-Switch已在实验室经过数周的可靠性测试，但这是首次对该项技术进行电动车现场试验。Renouard相信，现场试验一定会取得成功。届时，该制造商将在其电动汽车上应用预开关技术，甚至可能启动投资。但是，目前尚不清楚具体是哪家汽车制造商。

　　Renouard认为，预开关技术是变流器技术领域的一大进步，有望提高电动汽车的效率和行驶里程。他表示，“软开关一直被视为电力电子行业的圣杯。但是，因为无法控制它，到了90年代末，人们已经放弃了这种技术。我们复兴并赋予其新的生命，给大家带来惊喜。”