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Flux RSS . La société sud-coréenne INFAC Corporation lance un système de batteries 800 V innovant destiné aux véhicules électriques, intégrant un convertisseur DC-DC isolé et régulé haute puissance, de 800 V vers 48 V. Ce nouveau système améliore les performances du véhicule ainsi que l’efficacité énergétique grâce à la réduction du nombre de câbles et de connecteurs haute tension.
Plutôt que de traiter l’étape de conversion DC-DC comme un sous-système autonome distribué, INFAC a conçu une alimentation devant être abaissée à la source pour une distribution TBTS (très basse tension de sécurité) dans tout le véhicule. Cette approche simplifiée permet des architectures zonales 48 V plus propres, plus flexibles et plus modulaires pour diverses plateformes de véhicules électriques (VE) sans devoir déplacer les cellules de batterie ni impacter l’autonomie du véhicule.
INFAC a fait le constat que les approches traditionnelles de la distribution d’énergie ne correspondent pas aux objectifs du secteur : réduction du poids, optimisation des coûts et simplicité de conception.
Les convertisseurs DC-DC haute tension sont généralement montés en dehors du pack batterie haute tension (800 V ou 400 V), ce qui nécessite des systèmes de sécurité et de gestion thermique supplémentaires. Les systèmes de moteur et d’onduleur des VE exigent plusieurs centaines de kilowatts de puissance ainsi que des faisceaux de câbles, supports et armoires haute tension. Cependant, d’autres sous-systèmes du groupe motopropulseur ainsi que les composants électroniques du corps et du châssis nécessitent 3,5 à 12 kW et peuvent être facilement alimentés à partir d’un réseau de distribution d’alimentation zonale TBTS 48 V.
Figure 1 Les convertisseurs DC-DC (BCM et PRM) de Vicor s’insèrent dans le pack batterie 800 V.
Cela permet d’économiser de l’espace et du poids dans la conception du véhicule, et d’utiliser le système de refroidissement de la batterie pour gérer les défis thermiques. Cette approche innovante élimine le coût et le poids d’un système de refroidissement supplémentaire nécessaire avec un convertisseur DC-DC distant. Le boîtier DC-DC est suffisamment petit pour être intégré sans devoir déplacer les cellules de batterie. Le BCM6135 haute densité et le régulateur PRM3735 de Vicor utilisés conjointement ont permis de respecter les contraintes d’espace exigeantes et à INFAC de créer son nouveau pack batterie
La séparation physique de la source haute tension et du système de conversion d’énergie DC-DC duplique inutilement les systèmes de distribution et de gestion de l’alimentation, ce qui entraîne des pertes d’espace et augmente le poids et les coûts.
INFAC a identifié fort justement que le pack batterie intègre déjà un système de refroidissement liquide robuste pour gérer les charges thermiques. En tirant parti de l’infrastructure existante, INFAC a pu éliminer la nécessité d’un circuit de refroidissement séparé pour le convertisseur, en effectuant seulement quelques modifications mineures dans la conception de la structure du pack batterie. Cette décision marque un tournant par rapport aux conceptions conventionnelles, passant d’un boîtier passif à un pack batterie situé au cœur du véhicule et assurant un rôle de nœud intelligent pour la distribution de
l’énergie.
Figure 2 Pour s’insérer dans le pack batterie de la voiture, le facteur de forme du système devait être extrêmement petit. Le système INFAC mesure 215 x 45 x 82 mm (l/P/H). Son volume est de 793 cm3 pour un poids d’environ 1,5 kg.
Ce changement de paradigme a pu se faire grâce aux convertisseurs DC-DC BCM6135 haute densité et aux régulateurs PRM3735 de Vicor, qui offrent une conversion et une régulation haute tension vers 48 V et permettent un bus haute puissance entièrement isolé et régulé pour l’architecture zonale.
Auparavant, il était impossible d’intégrer la fonction de conversion DC-DC à l’intérieur du pack batterie car les contraintes de taille entraînaient des problèmes de gestion de l’alimentation, d’isolation électrique, d’exigences de sécurité et de robustesse du boîtier du module d’alimentation.
En plaçant le convertisseur DC-DC au sein du pack batterie, INFAC a pu obtenir plusieurs avantages qui améliorent les performances système :
L’utilisation du système de refroidissement liquide de la batterie permet d’éliminer dans le module d’alimentation les boucles de refroidissement redondantes et limite le besoin d’interfaces thermiques.
La longueur et le diamètre des câbles haute tension sont considérablement réduits, ce qui simplifie le tracé et l’agencement des faisceaux haute tension.
Moins de supports, d’armoires et de composants de refroidissement réduisent les coûts de nomenclature tout comme le volume et le poids de l’assemblage.
La réduction du nombre de connexions et de circuits de refroidissement limite les points de fuite et les risques de défaillance électrique.
La diminution du nombre d’interfaces externes permet des processus de fabrication plus rapides et plus cohérents.
L’architecture d’alimentation modulaire haute densité de Vicor offre efficacité et évolutivité ainsi qu’un facteur de forme compact, nécessaires pour simplifier la distribution 48 V intégrée à la batterie déployée à grande échelle. Grâce à cette approche, le système de batterie prend le rôle de hub central pour gérer et distribuer l’alimentation au sein des VE de nouvelle génération. INFAC aligne ainsi ses architectures de packs de batteries pour VE sur la transition plus large du secteur vers des architectures d’alimentation zonale 48 V.
