高效數(shù)字化控制車載電源成為電源業(yè)界的研究熱點(diǎn)

時間:2023-02-13

來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:車載DCDC電源作為電動汽車的能量轉(zhuǎn)換裝置,其性能好壞關(guān)系著電動汽車是否能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于電動汽車運(yùn)行環(huán)境的特殊性,對車載電源的高頻化、高效率和小型化要求更高,而利用模擬電路控制車載電源有太多的局限性,因此簡單可靠、高效數(shù)字化控制車載電源成為電源業(yè)界的研究熱點(diǎn)。

  DC/DC 變換器,作為電動汽動力系統(tǒng)中很重要的一部分,它的一類重要功用是為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),空調(diào)以及其他輔助設(shè)備提供所需的電力。另一類,是出現(xiàn)在復(fù)合電源系統(tǒng)中,與超級電容串聯(lián),起到調(diào)節(jié)電源輸出,穩(wěn)定母線電壓的作用。

  電池是新能源汽車構(gòu)成的重要一環(huán),無論新能源汽車經(jīng)過了多少輪發(fā)展,電池總是作為固定成員存在的。但是,無論是整車廠,還是零部件廠商,他們在實(shí)際測試時并不會一直采用真實(shí)電池來進(jìn)行測試。由于電池本身的非一致性且存在-定安全隱患,因此大多數(shù)客戶會使用電池模擬器來替代實(shí)際電池來完成各種測試。電池模擬器的作用是模擬真實(shí)電池的輸出狀態(tài)和電池的充放電特性,并可以按用戶的需要,隨時改變電池soC, 放電深度,開路電壓,內(nèi)阻等條件,快速驗(yàn)證待測設(shè)備在不同電池條件下的響應(yīng)。新能源電動汽車行業(yè)的電機(jī)控制器、驅(qū)動電機(jī)、整車的測試試驗(yàn)是電池模擬器的典型應(yīng)用,用于替代動力電池、低成本、精準(zhǔn)的測試解決方案。

  非隔離雙向DCDC,結(jié)構(gòu)比較簡單,每個部件都是直接相連,沒有額外的能量損失,工作效率比較髙。對升壓側(cè)的電容要求比較高。主要的非隔離DCDC電路結(jié)構(gòu)有雙向半橋boost-buck電路,雙向buck-boost電路,雙向buck電路,雙向Zate-Sepic電路,

  隔離電氣DCDC,就是將電源與用電回路作電氣上的隔離,即將用電的分支電路與整個電氣系統(tǒng)隔離,使之成為一個在電氣上被隔離的、獨(dú)立的不接地安全系統(tǒng),以防止在裸露導(dǎo)體故障帶電情況下發(fā)生間接觸電危險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)電氣隔離以后,兩個電路之間沒有電氣上的直接聯(lián)系。即,兩個電路之間是相互絕緣的。同時還要保證兩個電路維持能量傳輸?shù)年P(guān)系。電氣隔離的作用主要是減少兩個不同的電路之間的相互干擾,降低噪聲。

  DC-DC變換器作為車載充電電源的關(guān)鍵能量轉(zhuǎn)換部分,設(shè)計(jì)要求也越來越高,其中最關(guān)鍵要求是:在輸入電壓范圍較寬時,車載DC-DC電源仍能保持較高的轉(zhuǎn)換效率、功率密度以及可靠性。然而,單級式拓?fù)湓趯捿斎腚妷呵闆r下,不僅要有效地調(diào)整輸出電壓,還需要確保自身的工作效率不受影響,并且動態(tài)性能要保持良好以及輸出電壓紋波不能太高,因此通常要折中考慮設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)種種要求,單級式拓?fù)洳豢赡芤恢本S持在最佳運(yùn)行狀態(tài)[43],因此采用兩級功率式DC-DC變換器。兩級式功率拓?fù)溆幸韵聝?yōu)勢,一方面,兩級級聯(lián)結(jié)構(gòu)中各個輸入級、輸出級電壓差都比單級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)小,寬范圍輸入電壓帶來的電壓應(yīng)力可以通過兩級結(jié)構(gòu)級聯(lián)分擔(dān)。另一方面,有易于變換器功率器件選型,隔離級變壓器也更容易進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),從而有利于變換器轉(zhuǎn)換效率的提升。

  每一個用電設(shè)備都有自身工作的額定電壓和額定電流,如果電動汽車中的用電設(shè)備經(jīng)常處于非額定狀態(tài)下工作的話,會大大降低電能轉(zhuǎn)換效率,壽命受損甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備損壞。因此,DCDC的規(guī)格與所在系統(tǒng)的需求相匹配,才能更好的發(fā)揮功能。一般的選型思路不是直接將全部電氣功率加在一起,因?yàn)樗麄兛赡懿⒉皇侨客瑫r工作的。應(yīng)用到電動汽車車載DC/DC轉(zhuǎn)換器中,使其產(chǎn)品性能得到了大幅提高,成功獲得全球廣大客戶的認(rèn)可,被應(yīng)用到純電動汽車、混合動力汽車等各類新能源汽車當(dāng)中。

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