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高效数字化控制车载电源成为电源业界的研究热点

发布时间:2023-02-11

车载DCDC电源作为电动汽车的能量转换装置,其性能好坏关系着电动汽车是否能够安全稳定运行。由于电动汽车运行环境的特殊性,对车载电源的高频化、高效率和小型化要求更高,而利用模拟电路控制车载电源有太多的局限性,因此简单可靠、高效数字化控制车载电源成为电源业界的研究热点。

DC/DC 变换器,作为电动汽动力系统中很重要的一部分,它的一类重要功用是为动力转向系统,空调以及其他辅助设备提供所需的电力。另一类,是出现在复合电源系统中,与超级电容串联,起到调节电源输出,稳定母线电压的作用。

电池是新能源汽车构成的重要一环,无论新能源汽车经过了多少轮发展,电池总是作为固定成员存在的。但是,无论是整车厂,还是零部件厂商,他们在实际测试时并不会一直采用真实电池来进行测试。由于电池本身的非一致性且存在-定安全隐患,因此大多数客户会使用电池模拟器来替代实际电池来完成各种测试。电池模拟器的作用是模拟真实电池的输出状态和电池的充放电特性,并可以按用户的需要,随时改变电池soC, 放电深度,开路电压,内阻等条件,快速验证待测设备在不同电池条件下的响应。新能源电动汽车行业的电机控制器、驱动电机、整车的测试试验是电池模拟器的典型应用,用于替代动力电池、低成本、精准的测试解决方案。

非隔离双向DCDC,结构比较简单,每个部件都是直接相连,没有额外的能量损失,工作效率比较髙。对升压侧的电容要求比较高。主要的非隔离DCDC电路结构有双向半桥boost-buck电路,双向buck-boost电路,双向buck电路,双向Zate-Sepic电路,

隔离电气DCDC,就是将电源与用电回路作电气上的隔离,即将用电的分支电路与整个电气系统隔离,使之成为一个在电气上被隔离的、独立的不接地安全系统,以防止在裸露导体故障带电情况下发生间接触电危险。实现电气隔离以后,两个电路之间没有电气上的直接联系。即,两个电路之间是相互绝缘的。同时还要保证两个电路维持能量传输的关系。电气隔离的作用主要是减少两个不同的电路之间的相互干扰,降低噪声。

DC-DC变换器作为车载充电电源的关键能量转换部分,设计要求也越来越高,其中最关键要求是:在输入电压范围较宽时,车载DC-DC电源仍能保持较高的转换效率、功率密度以及可靠性。然而,单级式拓扑在宽输入电压情况下,不仅要有效地调整输出电压,还需要确保自身的工作效率不受影响,并且动态性能要保持良好以及输出电压纹波不能太高,因此通常要折中考虑设计参数。根据种种要求,单级式拓扑不可能一直维持在最佳运行状态[43],因此采用两级功率式DC-DC变换器。两级式功率拓扑有以下优势,一方面,两级级联结构中各个输入级、输出级电压差都比单级拓扑结构小,宽范围输入电压带来的电压应力可以通过两级结构级联分担。另一方面,有易于变换器功率器件选型,隔离级变压器也更容易进行优化设计,从而有利于变换器转换效率的提升。

每一个用电设备都有自身工作的额定电压和额定电流,如果电动汽车中的用电设备经常处于非额定状态下工作的话,会大大降低电能转换效率,寿命受损甚至会导致设备损坏。因此,DCDC的规格与所在系统的需求相匹配,才能更好的发挥功能。一般的选型思路不是直接将全部电气功率加在一起,因为他们可能并不是全部同时工作的。应用到电动汽车车载DC/DC转换器中,使其产品性能得到了大幅提高,成功获得全球广大客户的认可,被应用到纯电动汽车、混合动力汽车等各类新能源汽车当中。

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