Attachments:

eaton-bcs-whitepaper-emob0052-en-us.pdf	[Eaton Battery Configuration Switch (BCS) White Paper]	0 kB
eaton-voltage-reconfiguration-switch-data-sheet-emob0044en-us.pdf	[Eaton Battery configuration switch (BCS)]	0 kB

Eaton Battery Configuration Switch (BCS): оптимизация зарядки электромобилей с напряжением 400 В и 800 В

Eaton Battery Configuration Switch (BCS): новый подход к управлению напряжением аккумуляторных батарей электромобилей

Индустрия электромобилей (EV) стремительно развивается. Автопроизводители всё чаще переходят на аккумуляторные архитектуры с напряжением 800 В, чтобы обеспечить более быструю зарядку, повысить энергоэффективность и улучшить характеристики автомобилей. Однако этот переход сопровождается серьёзной проблемой: значительная часть существующей общественной инфраструктуры быстрой зарядки постоянным током (DC) изначально рассчитана на электромобили с аккумуляторными системами на 400 В.

Переключатель конфигурации аккумуляторной батареи Eaton Battery Configuration Switch (BCS) предлагает инновационное решение этой проблемы совместимости. Устройство интегрируется непосредственно в аккумуляторную батарею и позволяет переключаться между конфигурациями 400 В и 800 В. Разработанный совместно с Munich Electrification, BCS помогает упростить высоковольтные аккумуляторные системы и обеспечивает эффективную зарядку автомобилей от различных зарядных станций постоянного тока.

Eaton BCS предназначен для легковых автомобилей, лёгкого коммерческого транспорта и многоцелевых внедорожных транспортных средств (UTV). Компактное устройство сочетает интеллектуальную перенастройку напряжения, надёжную технологию переключения и энергоэффективную работу.

Почему совместимость по напряжению является проблемой для электромобилей?

Высоковольтные аккумуляторные системы приобретают всё большее значение при проектировании электромобилей. Переход с архитектуры 400 В на 800 В позволяет снизить силу тока при одинаковой передаваемой мощности. Это помогает уменьшить электрические потери и потенциально сократить размеры и массу некоторых высоковольтных компонентов.

Однако не каждая зарядная станция поддерживает весь диапазон напряжений, необходимый аккумуляторной системе на 800 В.

Многие общественные станции быстрой зарядки DC изначально предназначены преимущественно для автомобилей с системой 400 В. В зависимости от диапазона выходного напряжения зарядной станции электромобиль с аккумулятором на 800 В может не достигать предусмотренной мощности зарядки без дополнительной силовой электроники, например повышающе-понижающего преобразователя (buck-boost), или другого решения для адаптации напряжения.

Дополнительные компоненты увеличивают стоимость системы, требования к монтажному пространству и сложность конструкции.

Перед автопроизводителями стоит очевидная задача: как воспользоваться преимуществами аккумуляторной архитектуры на 800 В, не ограничивая совместимость с зарядной инфраструктурой и не добавляя ненужное оборудование?

Eaton Battery Configuration Switch предлагает практическое решение, позволяя переключать электрическую конфигурацию аккумуляторного блока между 400 В и 800 В.

Что такое Eaton Battery Configuration Switch (BCS)?

Eaton Battery Configuration Switch (BCS) — это бистабильное коммутационное устройство, интегрируемое в аккумуляторный блок электромобиля. Оно обеспечивает переключение аккумуляторных секций между последовательным и параллельным соединением. Благодаря этому автомобиль может работать с аккумуляторной архитектурой на 800 В и одновременно поддерживать зарядку от совместимых источников с более низким напряжением, например 400 В.

В типовой конфигурации последовательное соединение аккумуляторных секций обеспечивает более высокое напряжение, а параллельное соединение формирует конфигурацию с более низким напряжением.

Такая гибкость позволяет адаптировать напряжение аккумуляторной системы к доступной зарядной инфраструктуре без необходимости устанавливать отдельный преобразователь напряжения в каждом варианте применения.

Разработанный совместно с Munich Electrification, BCS помогает автопроизводителям упростить блоки отключения аккумуляторной батареи (BDU), оптимизировать компоновку и повысить общую эффективность системы.

Бистабильный принцип работы позволяет устройству сохранять выбранное положение без постоянного питания катушки. Это снижает паразитное энергопотребление и помогает сохранять выбранную конфигурацию даже при потере низковольтного питания.

Основные преимущества Eaton Battery Configuration Switch

1. Упрощение конструкции аккумуляторной системы

Современные аккумуляторные блоки электромобилей содержат множество высоковольтных компонентов, включая контакторы, коммутационные устройства и блоки отключения аккумуляторной батареи (BDU). По мере развития аккумуляторных архитектур возрастают требования к проектированию, производству и интеграции этих компонентов.

В зависимости от конструкции системы Eaton BCS может сократить количество необходимых компонентов в BDU до 12.

Интеграция функции изменения конфигурации напряжения в одном устройстве помогает автопроизводителям упростить архитектуру аккумуляторной системы, оптимизировать сборку и уменьшить количество отдельных коммутационных компонентов.

Кроме того, устройство может заменить три однополюсных контактора, используемых для изменения конфигурации напряжения.

Основное преимущество: сокращение количества компонентов позволяет создавать более компактные конструкции и упрощать сборку и интеграцию системы.

2. Повышенная совместимость с быстрыми зарядными станциями DC на 400 В и 800 В

Совместимость с зарядной инфраструктурой имеет решающее значение для электромобилей с аккумуляторной архитектурой на 800 В.

Хотя системы зарядки на 800 В позволяют передавать высокую мощность при меньшей силе тока, многие существующие станции быстрой зарядки DC работают в диапазонах напряжения, предназначенных для автомобилей на 400 В.

Eaton BCS позволяет при необходимости переключить аккумуляторный блок электромобиля в конфигурацию с более низким напряжением. Благодаря этому автомобиль может использовать совместимые станции быстрой зарядки постоянным током на 400 В.

В подходящих автомобильных архитектурах это может устранить необходимость в отдельном повышающе-понижающем преобразователе. Отказ от дополнительного этапа преобразования позволяет потенциально сократить количество компонентов, потери энергии и требования к монтажному пространству.

В результате повышается гибкость зарядки без неоправданного усложнения высоковольтной системы автомобиля.

3. Оптимизация характеристик зарядки

Возможность изменения конфигурации напряжения аккумуляторной батареи позволяет эффективнее использовать доступную зарядную инфраструктуру.

При подключении к совместимой станции быстрой зарядки DC на 400 В BCS может активировать конфигурацию аккумуляторной батареи, соответствующую диапазону напряжения зарядного устройства. Это позволяет батарее принимать высокий зарядный ток без обязательного использования отдельного повышающего преобразователя.

Согласно спецификации Eaton, устройство поддерживает непрерывный ток до 500 А без дополнительного охлаждения.

Такая характеристика предоставляет автопроизводителям больше возможностей при разработке аккумуляторных систем для различных условий зарядки.

Фактическая скорость зарядки по-прежнему зависит от уровня заряда батареи, температуры, выходной мощности зарядной станции, ограничений системы управления батареей и общей электрической архитектуры автомобиля.

4. Повышенная безопасность благодаря механической блокировке

Безопасность является одним из важнейших требований при проектировании высоковольтных аккумуляторных систем. Переключение между различными конфигурациями батареи требует точного управления, чтобы исключить непреднамеренные электрические соединения, способные привести к короткому замыканию.

Eaton BCS использует вращательное коммутационное движение с механической блокировкой. Этот механизм помогает предотвращать непреднамеренные короткие замыкания во время изменения конфигурации напряжения.

Устройство также предусматривает положение отключения, которое может использоваться при выключении автомобиля для обеспечения безопасного состояния системы.

Полная концепция безопасности должна быть интегрирована с системой управления аккумуляторной батареей, логикой управления, электрической защитой и применимыми автомобильными требованиями безопасности.

5. Повышенная эффективность благодаря бистабильной работе

В зависимости от конструкции традиционные коммутационные решения могут требовать постоянного электропитания для удержания определённого положения.

Eaton BCS использует бистабильный принцип работы. Это означает, что устройство способно сохранять стабильное положение без непрерывного протекания тока через катушку.

Это обеспечивает два важных преимущества.

Во-первых, в стабильном положении катушка не потребляет электрическую энергию, что помогает уменьшить паразитные потери.

Во-вторых, выбранное положение сохраняется даже при потере низковольтного питания KL30C.

Сокращение ненужного энергопотребления способствует повышению общей энергоэффективности электромобилей.

6. Быстрый запуск и гибкое управление конфигурацией

Необходимая конфигурация аккумуляторной батареи при запуске автомобиля может зависеть от его рабочего состояния и условий зарядки.

Благодаря бистабильной конструкции требуемую конфигурацию можно предварительно выбрать при запуске или сохранить с момента предыдущего выключения автомобиля в зависимости от стратегии управления.

Это позволяет сократить количество ненужных переключений и обеспечить более быструю готовность системы к работе.

Наличие положения отключения также предоставляет дополнительное состояние переключения для управления выключением автомобиля и безопасностью системы.

Согласно спецификации Eaton, время переключения из последовательной конфигурации в параллельную составляет менее 500 миллисекунд.

Eaton BCS: основные технические характеристики

Окончательные характеристики и требования к интеграции зависят от конкретной архитектуры автомобиля и области применения.

Как работает Eaton Battery Configuration Switch?

BCS изменяет напряжение путём переключения электрических соединений между отдельными секциями аккумуляторной батареи.

Конфигурация 800 В для движения автомобиля

При последовательном соединении секции аккумуляторной батареи подключаются таким образом, чтобы их напряжения суммировались. В результате формируется высоковольтная конфигурация, используемая в автомобильных архитектурах на 800 В.

Работа при более высоком напряжении позволяет снизить силу тока при одинаковой потребляемой мощности. В соответствующих системах это может повысить электрическую эффективность и уменьшить резистивные потери.

Конфигурация 400 В для совместимой зарядной инфраструктуры

При использовании подходящей станции быстрой зарядки DC на 400 В BCS может переключить секции аккумуляторной батареи в параллельную конфигурацию.

В этом режиме секции батареи распределяют нагрузку при более низком суммарном напряжении. Это позволяет адаптировать аккумуляторную систему к диапазону напряжения зарядной станции без обязательного использования отдельного повышающе-понижающего преобразователя.

Система управления аккумуляторной батареей и программное обеспечение автомобиля должны определять подходящий момент для изменения конфигурации и обеспечивать соответствие последовательности переключения всем электрическим требованиям и требованиям безопасности.

Бистабильное переключение для эффективной работы

BCS сохраняет выбранное положение без постоянного питания катушки. Это помогает уменьшить паразитное энергопотребление и позволяет системе управления автомобиля изменять конфигурацию аккумуляторной батареи в соответствии с условиями эксплуатации.

В совокупности эти возможности помогают устранить разрыв между современными высоковольтными аккумуляторными архитектурами электромобилей и существующей зарядной инфраструктурой с различными уровнями напряжения.

Почему автопроизводителям стоит рассмотреть Eaton BCS для электромобилей нового поколения

Для производителей оригинального оборудования (OEM) изменение конфигурации напряжения аккумуляторной батареи — это не просто функция зарядки. Она может оказывать влияние на конструкцию всей высоковольтной системы автомобиля.

Eaton BCS предлагает несколько потенциальных преимуществ:

• Сокращение спецификации материалов: уменьшение количества коммутационных компонентов помогает снизить сложность системы.

• Оптимизация компоновки: интеграция компонентов позволяет освободить пространство внутри аккумуляторного блока.

• Упрощение производства: меньшее количество отдельных компонентов упрощает сборку и интеграцию.

• Гибкая архитектура зарядки: аккумуляторная батарея может адаптироваться к совместимым условиям зарядки 400 В и 800 В.

• Снижение паразитного энергопотребления: бистабильная работа исключает необходимость постоянного питания катушки в стабильном положении.

• Интегрированные функции безопасности: механическая блокировка и положение отключения поддерживают общую стратегию безопасности аккумуляторной системы.

• Широкий спектр автомобильных применений: устройство предназначено для легковых автомобилей, лёгкого коммерческого транспорта и UTV.

Эти преимущества делают BCS актуальным решением для производителей, стремящихся сбалансировать характеристики зарядки, энергоэффективность автомобиля, стоимость системы и ограничения по монтажному пространству.

Области применения Eaton Battery Configuration Switch

BCS предназначен для различных категорий электромобилей, в которых важны гибкость напряжения аккумуляторной батареи и эффективная интеграция высоковольтных компонентов.

Электрические легковые автомобили: поддержка аккумуляторных архитектур, которым необходимо работать с различными диапазонами напряжения зарядки, сохраняя преимущества высоковольтной эксплуатации.

Лёгкий электрический коммерческий транспорт: потенциальные преимущества для электрических фургонов и других лёгких коммерческих платформ, где важны гибкость зарядки и эффективное использование пространства аккумуляторного блока.

Многоцелевые внедорожные транспортные средства (UTV): возможность изменения конфигурации напряжения для специализированных электрических платформ, требующих интегрированной и эффективной высоковольтной коммутации.

Пригодность устройства для конкретного применения зависит от архитектуры аккумуляторной батареи, требований к току, стратегии зарядки, ограничений по компоновке и общей конструкции системы безопасности автомобиля.

Eaton и Munich Electrification: развитие электрических силовых архитектур

Eaton Battery Configuration Switch разработан совместно с Munich Electrification. В рамках сотрудничества объединены знания в области управления электрической энергией и разработки аккумуляторных систем для электромобилей.

Это партнёрство направлено на решение одной из ключевых задач автомобильной промышленности: предоставление производителям возможности внедрять высоковольтные аккумуляторные архитектуры без ограничения доступа к зарядной инфраструктуре, рассчитанной на автомобили с более низким напряжением.

Интеграция последовательного и параллельного переключения непосредственно в аккумуляторный блок позволяет использовать BCS в качестве альтернативы более сложным решениям с несколькими контакторами и дополнительным оборудованием преобразования мощности.

Сокращение количества компонентов, безопасное переключение и низкое паразитное энергопотребление соответствуют общему направлению развития автомобильной промышленности — созданию более компактных, эффективных и адаптируемых электрических силовых установок.

Часто задаваемые вопросы об Eaton Battery Configuration Switch (BCS)

Что такое Eaton Battery Configuration Switch?

Eaton Battery Configuration Switch (BCS) — это бистабильное устройство, интегрируемое в аккумуляторный блок электромобиля. Оно позволяет переключаться между конфигурациями батареи 400 В и 800 В, повышая совместимость с зарядной инфраструктурой и упрощая проектирование высоковольтных систем.

Как BCS помогает электромобилям с напряжением 800 В заряжаться на станциях 400 В?

BCS может переключать аккумуляторные секции из последовательного соединения в параллельное. В результате формируется конфигурация с более низким напряжением, подходящая для совместимых станций быстрой зарядки DC на 400 В. В соответствующих автомобильных архитектурах это может исключить необходимость в отдельном повышающе-понижающем преобразователе.

Повышает ли Eaton BCS скорость зарядки электромобилей?

BCS повышает гибкость зарядки и помогает аккумуляторной батарее принимать высокий ток от совместимой зарядной станции на 400 В. Однако фактическая скорость зарядки зависит от мощности зарядного устройства, температуры батареи, уровня её заряда, ограничений системы управления и электрической архитектуры автомобиля.

Какой максимальный непрерывный ток поддерживает Eaton BCS?

Согласно предоставленной технической информации, BCS поддерживает непрерывный ток до 500 А без дополнительного охлаждения.

Как быстро Eaton BCS переключает конфигурации аккумуляторной батареи?

Согласно спецификации Eaton, время переключения из последовательной конфигурации в параллельную составляет менее 500 миллисекунд.

Потребляет ли Eaton BCS электроэнергию во время работы?

BCS не потребляет энергию катушки при сохранении стабильного положения. Бистабильная конструкция также позволяет сохранять выбранное положение при потере низковольтного питания KL30C.

Для каких автомобилей подходит Eaton Battery Configuration Switch?

BCS предназначен для легковых автомобилей, лёгкого коммерческого транспорта и многоцелевых внедорожных транспортных средств (UTV). Окончательная совместимость зависит от конкретной конструкции аккумуляторной батареи и требований к интеграции в автомобиль.

Заключение: более интеллектуальное решение для зарядки электромобилей 400 В и 800 В

По мере перехода производителей электромобилей на аккумуляторные архитектуры 800 В совместимость с зарядной инфраструктурой, эффективное использование пространства и сложность высоковольтных систем остаются важными инженерными задачами.

Eaton Battery Configuration Switch решает эти задачи с помощью интегрированного устройства, позволяющего изменять конфигурацию напряжения аккумуляторной батареи.

Благодаря времени переключения менее 500 миллисекунд, поддержке непрерывного тока до 500 А без охлаждения, бистабильному принципу работы и возможности сократить до 12 компонентов BDU в зависимости от конструкции, BCS предлагает перспективный подход к упрощению аккумуляторных систем электромобилей нового поколения.

Поддерживая совместимость с подходящей инфраструктурой быстрой зарядки DC на 400 В наряду с автомобильными архитектурами на 800 В, BCS помогает производителям повысить гибкость зарядки без обязательного добавления отдельного этапа преобразования напряжения.

Для автомобильных инженеров и производителей электромобилей Eaton Battery Configuration Switch представляет собой практический шаг к созданию более эффективных, компактных и адаптируемых высоковольтных аккумуляторных систем.

Запросите коммерческое предложение на Eaton Battery Configuration Switch

Ищете компоненты Eaton Bussmann для высоковольтных аккумуляторных систем и электромобилей?

Свяжитесь с Casadaa Distribution, чтобы получить дополнительную информацию об Eaton Battery Configuration Switch (BCS), техническую документацию, сведения о наличии и индивидуальное коммерческое предложение.

Casadaa Distribution — ваш партнёр по электротехническим компонентам Eaton Bussmann.