鉛酸電池之遺留問題
廉價而可靠的鉛酸電池已經存在了 100 多年，包括在 1890 年代早期版本的電動車輛中運用。它提供了啟動內燃機所需的高電流 (在寒冷條件下 500 A 電流可持續 5 秒)，並且 ICE 車輛的整個電力子系統設計為在引擎關閉時由 12 V 電池供電。
隨著汽車產業在 1990 年代末開始使用混合動力或插電式混合動力電動車輛實現電氣化，依然需要鉛酸電池，因為仍有汽油引擎需要啟動。
沒有引擎的汽車怎麼辦？
即使不需要 500 A 的峰值輸出電流來啟動汽油引擎，大多數純電動車輛仍然使用這種重型電池，在馬達不運轉時為所有電力子系統提供 12 V 的電源。在純電動車輛中免除 12 V 電池的想法聽起來很簡單，但在實現之前還需要解決幾個問題：
成本：鉛酸電池很便宜。在大多數情況下，採用 DC-DC 轉換系統將用於所有燈、泵、車窗、動力轉向和資訊娛樂/導航系統的 400 V (從電池組) 轉換為 12 V 的成本更高。
複雜性：重新設計汽車中的任何組件都是一項複雜的工作，因為僅汽車認證就需要數年時間才能完成。鉛酸電池的耐用性優異且使用壽命相對較長。設計一輛使用 12 V 電池運轉低壓系統的電動車輛可以簡化工程。
安全性：前面提到的大多數低壓系統都離乘客很近。直接從 400 V 或 800 V 電池汲取電力的想法可能會令人恐慌。鉛酸電池可以透過斷開主電池與關鍵系統的連接來隔離較高的電壓。車室內的高電壓需要很多層安全保護。這就是為什麼最新的一些電動車輛設計沒有完全免除 12 V 電池，而是選擇用尺寸更小、更輕便、可用輸出電流更低的鋰基電池取代鉛酸電池。
那麼，究竟怎麼樣才能免除 12 V 電池？
若要完全免除 12 V 電池，需要一個耐用的電源供應器，可以安全地從高壓電池組中汲取電力。它需要具備廣泛的輸入電壓範圍，理想情況下為 30 VDC 至 1000 VDC，以覆蓋 400 V 和 800 V 標準電池電壓，以及運轉正常的安全關鍵應用的 30 V 操作。
它需要高效地降低工作溫度並最大限度地減少牽引電池的放電。此外，還需要具有較低的元件數量，從而節省空間並提高可靠性。
Power Integrations 符合 AEC-Q100 認證的 InnoSwitch3-AQ 系列返馳式切換開關 IC，具有 900 V PowiGaN開關，是此類電源供應器的理想解決方案。該裝置使用 FluxLink™ 回授連結，為二次側控制提供高達 5000 VRMS 的增強型絕緣。在沒有外部電路的情
況下該電路將從 30 V 啟動，這款 IC 可提供的效率超過 93%，在無負載情況下消耗不超過 15 mW，是電池管理系統中減少自放電的理想之選。
最新設計範例 DER-953Q 現在可以在 power.com 網站下載。這款小型 100 W 電源供應器使用 InnoSwitch3-AQ，無需在電動車輛中使用 12 V 電池。如需詳細資訊，請下載 DER-953Q 設計範例報告和 InnoSwitch3-AQ 產品規格型錄。
參考資料:
Porwe Integratinos官方網站
https://www.power.com/zh-hant/community/green-room/blog/why-do-evs-still-need-12-v-lead-acid-batteries
常見問與答
Q1: 使用InnoSwitch3-AQ是否可以在1000VDC的輸入條件下工作?
A: 可以的。InnoSwitch3-AQ除了有內包900V PowriGaN開關的產品，也還有其他不同耐壓規格的開關可供選擇，其中也內包1700V SiC開關的產品。
Q2: 使用InnoSwitch3-AQ最大功率可以滿足100W的設計嗎?
A: 可以的。但實際上還是要考量到溫度表現、環境溫度的限制，如果散熱做得很好，就能獲得更高的功率。
Q3: 使用InnoSwitch3-AQ設計100W電源，需要多大的散熱片?
A: 是可以不需要額外的散熱器。實際上InnoSwitch3-AQ的熱源會透過IC本身的Source引腳，將溫度導到PCB銅箔上做散熱。只要PCB的銅箔散熱面積夠大，是可以做到無散熱器的設計。
Q4: 使用InnoSwitch3-AQ設計系統電源，就可以不需要使用12V電池嗎?
A: 這沒有一定的標準答案。仍須依據車載系統上的電源模塊設計及配置方式而決定，基本上12V電池是車輛最容易損壞的部件之一，所以縮小12V電池的大小已是趨勢。
Q5: 為何輸入電壓範圍要支持到30V?
A: 這牽涉到車輛安全設計，大電池的電壓有可能會低於60V以下。主要是因為當電動車發生碰撞或是安全性疑慮的故障時，大電池必須在規範時間內，將400V或是800V的電池能量釋放到安全電壓60V以內。所以作為應急電源使用的電源模塊，輸入電壓需要考慮到最低電壓30V設計。
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