微型電動汽車DC/DC變換器的計算匹配

蔣志偉

（江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)有限公司，江蘇 泰州 225300）

微型電動汽車DC/DC變換器的計算匹配

蔣志偉

（江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)有限公司，江蘇 泰州 225300）

介紹DC/DC變換器在微型電動汽車上的原理和應(yīng)用；根據(jù)整車電器電量平衡的計算方法，對DC/DC變換器進(jìn)行選型，并最終實車驗證匹配結(jié)果。

微型電動汽車；DC/DC變換器；計算匹配

在中國，電動汽車具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景，微型電動汽車因其輕便、節(jié)能環(huán)保、能夠滿足日常出行需要，正逐漸成為一種重要的交通工具。隨著人們對乘車舒適度的要求越來越高，汽車電器設(shè)備越來越多，這就對整車的供電功率提出了更高的要求。

DC/DC變換器即直流轉(zhuǎn)換器，是電動汽車低壓的主要供電設(shè)備，是微型電動汽車的關(guān)鍵零部件之一。過大或過小的功率均會導(dǎo)致較低的可靠性和過高的成本，因此，選擇合適穩(wěn)定的輸出功率是關(guān)鍵因素。

1 基本應(yīng)用原理及技術(shù)要求

1.1 基本原理

DC/DC變換器是將電動汽車的直流高壓變換成直流低壓，為低壓設(shè)備提供電能，同時向輔助電池充電。DC/DC變換器原理如圖1所示，主要由功率開關(guān)管、電感、電容、二極管和變壓器等幾部分組成。當(dāng)開關(guān)管S導(dǎo)通時，變換器經(jīng)過變壓器耦合和整流二極管D1向負(fù)載提供能量；當(dāng)S截止，變換器副邊由輸出濾波電感L存儲的電能通過續(xù)流二極管D2向負(fù)載提供能量，電流方向不變；而原邊通過復(fù)位繞組N3和復(fù)位二極管D3對變壓器磁芯進(jìn)行磁復(fù)位，將變壓器激磁時存儲的能量向輸入端饋送。該電路由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、輸入輸出電壓隔離、輸出電流大、可靠性高等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于中小功率變化場合。

圖2 DC/DC變換器接口示意圖

1.2 應(yīng)用原理

DC/DC變換器應(yīng)用在整車上時，是由電鎖開關(guān)通過控制信號來開啟或關(guān)閉的。當(dāng)電鎖接通時，輸入端接受到高壓控制信號，變換器開始工作，低壓端輸出電量供電氣負(fù)載使用，同時給輔助電池充電。當(dāng)電鎖斷開時，變換器不工作，低壓端無輸出。DC/DC變換器接口示意圖如圖2所示。

1.3 技術(shù)要求

根據(jù)微型電動汽車特性，參考GB/T 24347—2009《電動汽車DC/DC變換器》標(biāo)準(zhǔn)，基本技術(shù)要求為：以60 V為額定電壓，輸入電壓：46～84 V，輸出電壓：13.8±0.2 V，輸出功率需滿足車輛低壓要求，工作溫度：-30～60 ℃，存儲溫度：-40～70 ℃，冷卻方式為風(fēng)冷，防護(hù)等級為IP67。

考慮車輛的安全和干擾，應(yīng)選用隔離型的DC/DC變換器，且具有過流保護(hù)、過熱保護(hù)、輸出短路保護(hù)、輸入接反保護(hù)、輸入端高壓控制保護(hù)等功能。

2 功率計算

2.1 功率需求計算

DC/DC變換器的最大功率一般有2種計算方法：一種是額定輸出電壓與汽車電器設(shè)備工作時加權(quán)的最大電流值之和的乘積；另一種是各電器設(shè)備的加權(quán)最大功率之和。本文采用的是后一種計算方法。

根據(jù)電動汽車整車用電設(shè)備不同的工作特性，將其分為長期使用、安全行駛使用和舒適性使用3種狀態(tài)，賦予不同的權(quán)值，見表1～表3。

表1 長期使用電器

表2 安全行駛使用電器

表3 舒適性使用電器

整車計算功率值P=P1+P2+P3=26+256.7+136.5=419.2 W。

2.2 功率選取

為保證微型電動汽車電氣實際用電和蓄電池的充放電平衡，DC/DC變換器容量應(yīng)大于整車計算負(fù)荷。按照1.2倍率考慮，選擇額定功率為500 W，最大峰值功率為600 W的DC/DC變換器。

3 結(jié)論

林海某款微型電動汽車采用上述計算匹配DC/DC變換器后，車輛通過試驗可靠性驗證，滿足試驗過程中的各種車況，實例證明了DC/DC變換器匹配的合理性。

［1］ 郭靜靜，吳剛.某電動汽車DC/DC變換器的選型計算及匹配驗證［J］.安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，13（70）：6-8.

［2］ 馬洪吉.電動汽車動力電源系統(tǒng)DC/DC變換器的匹配和計算［J］.汽車電器，2011（10）：25-26.

［3］ GB/T 24347—2009，電動汽車DC/DC變換器［S］.

（編輯 楊 景）

Calculation and Matching of DC/DC Converter on Micro Electric Vehicle

JIANG Zhi-wei
(Jiangsu Linhai Power Machinery Group Co.， Ltd.， Taizhou 225300， China)

This article introduces the principle and application of DC/DC converter in micro electric vehicles.Based on the calculation method of the vehicle electric power balance， the type selection of DC/DC converter is carried out， and finally the matching result is verified

micro electric vehicle；DC/DC converter；calculation match

U469.72

A

1003-8639（2017）07-0003-02

2017-02-28

蔣志偉（1984-），男，江蘇泰州人，工程師，主要從事新能源汽車電器研究。