电流隔离增强EV/HEV安全、性能和可靠性

图3:主逆变器中的隔离。

　　EV/HEV中的开关电源

　　开关模式功率变换器是EV/HEV系统的重要组成部分，其广泛用于主要和辅助逆变器、12V网络DC/DC变换器和电池充电器。以上变换器可以转换电压和电流，以满足供电之装置的需求，并使用隔离实现安全性和电平转换。

　　图4显示电池充电器内部的AC/DC变换器，其输入电压由外部基础设施提供，例如充电站。如图所示，充电器的AC输入直接由输入整流器和滤波器变换成DC,并经过功率因数校正（PFC）电路调节。调节后的DC电压由主级侧开关电路转换成脉冲，并应用到变压器的主级线圈。变压器缩放电压和电流脉冲以满足充电器的输出需求。次级侧电路整流并且滤波高频脉冲，再转换成DC.

　　功率控制管理闭环操作并监视传输到电池中的电量，直到电池充满电为止。在这个示例中隔离组件可提供几个重要的功能：变压器在主级侧和次级侧隔离能量传输；线性隔离器为电流传感器、高压检测和反馈控制信号提供安全的隔离电平转换；以及数字隔离器为控制器区域网络（CAN）总线接口提供安全隔离。

图4:DC/DC（12V网络）变换器。

　　图5显示在简化的HEV系统中，隔离器件的位置和使用方法。HEV提出比EV更困难的技术挑战，因为其在传动系统中添加复杂的小型气动引擎，增加了机械传动系统和电子系统的复杂性。需要注意的是图4中气动引擎由专用引擎控制模块（ECM）管理，包括隔离的CAN总线接口，其使用相关的低压HV ECU管理引擎速率、时序和其他关键参数。还需要注意的是，电动机/发生器（M/G）温度传感器为了安全性和电平兼容，对传感器地和HV ECU地进行隔离。此外，主要和辅助逆变器、充电器以及12V网络DC/DC变换器，他们都与另一个不同地电平或存在高压的装置进行了有效隔离。

图5:简化的HEV电气系统结构图。

　　增强系统集成度

　　EV/HEV设计要求持续不断的减少汽车重量、改善电池技术和提高能量转换系统的能力。这些进步又促进开关模式电源拓扑结构和大规模系统级IC的创新。虽然现代CMOS隔离装置提供了增强性能，但是数字隔离器的最大好处在于，能够与其他功能相结合，形成单芯片隔离系统。

　　隔离器件在EV/HEV应用中无处不在，并且与汽车和操作人员的安全息息相关。此类器件能提供安全隔离、无缝电平转换，并且消除地噪声，从而大大增强汽车的性能和可靠性。