自制隔离霜

首页 » 常识 » 预防 » 一篇文章看懂车载DCDC变换器相关知识
TUhjnbcbe - 2023/3/15 20:24:00

车载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。

迪龙新能源将具有自主知识产权的高压全砖技术应用于DC-DC变换器,产品可靠性高,质量稳定,赢得了众多电动汽车厂商的信赖与支持。

迪龙拥有强大的研发团队,配备专业一流的实验室和研发设备。

图为:迪龙生产加工车间

以及拥有技术完备的产品生产线和训练有素的技术工人,能够快速灵活地为国内外客户提供不同的产品解决方案。

它的电能来自于动力电池包,去处是给车载电器供电。DC-DC变换器在电动汽车电气系统中的位置,如下图所示。

图为:DC-DC在电动汽车电气系统中的位置

01DC-DC分类和工作原理

1.1隔离型和非隔离型

什么是电气隔离?电气隔离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。

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,如下图所示。

图为:DC-DC电路结构图

隔离型双向DCDC,在非隔离型双向DCDC转换器的基础上加上一个高频变压器就构成了隔离型双向DCDC转换器。

高频变压器两侧的电路拓扑可以是全桥式、半桥式、推挽式等等。

这几种隔离型的双向DCDC转换器,采用了更多的功率开关,电压变大,带电气隔离等优点。

但是这类DCDC转换器结构复杂,成本也相对较高,转换器的损耗高,低频时会导致隔离变压器铁芯饱和,损耗会进一步增加。

因此,非隔离型双向DCDC转换器比隔离型在电动汽车上运用更具有优势。

图为:DC-DC变换器电路拓扑

当能量由高压侧流向低压侧时,双向DCDC转换器工作在BUCK模式;能量由低压侧流向高压侧时,双向DCDC转换器工作在BOOST工作模式。

1.2DC-DC系统三个组成成分

01.主电路又叫作功率模块,是整个DCDC的主体。

一个典型的全桥型DCDC变换器主电路拓扑如下图所示。

图为:全桥型DC-DC主电路拓扑

上图中,Vin为输入电压,需要通过DCDC回路,在输出端得到一个需要的输出电压。

02.驱动模块对于控制芯片输出的四路PWM驱动信号来说,并不能直接驱动四个功率开关管。

所以,一般来说,开关电源是需要配套一个驱动电路来驱动功率开关管。

驱动电路种类很多,主要有以下三种:直接耦合型、脉冲变压器耦合型驱动电路、驱动芯片的驱动电路。

03.控制模块主电路的反馈主要有三种控制模式:电压控制模式,峰值电流控制模式,平均电流控制模式。

图为:一个典型的控制流程

1.3软开关和硬开关

软开关是指通过检测开关管电流或其他技术,做到当开关管两端电压或流过开关管电流为零时才导通或关断开关管,这样开关管就不会存在切换损耗。

软开关的效率较高(因为没有切换损),操作频率较高,PFC或变压器体积可以减少,所以体积可以做得更小。

但成本也相对较高,设计较复杂。

图为:软开关和硬开关

软开关包括三种控制方式:双极性控制,有限双极性控制,移相全桥控制。

图为:三种方式得到的矩形波图

由于对功率密度越来越高的要求,可以通过提高频率来提高功率性能的软开关类DCDC是当前研究的主要方向。

02用电设备的不同权值

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。

根据纯电动汽车车载电子设备的不同属性,能把用电设备分为长期用电、连续用电、短时间间歇用电和附加用电设备类型,并赋予不同的权值。

其中,长期用电设备包括组合仪表和蓄电池,权值取1。

连续用电设备包括雨刮、电机、音响系统和仪表照明等设备,权值可取0.5。

短时间间歇用电设备包括电机、各类信号灯、控制器等设备,权值可取0.1。

附加用电设备电动真空泵、电动水泵和电动转向,权值根据实际情况分别取0.1、1、0.3。

图为:各类设备所消耗功率分析

1
查看完整版本: 一篇文章看懂车载DCDC变换器相关知识