電池驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計方面,DC-DC變換器的選擇至關(guān)重要。最合適的DC-DC變換器才能滿足電池分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的需求。
隔離電壓型DC-DC變換器
隔離電壓型的DC-DC變換器是目前比較常見的變換器類型之一,這一大類型中又可以分為半橋、全橋兩種小分類,下面我們來分別進行介紹。
首先來看電壓型半橋DC-DC變換器。半橋變換器具有電路簡單,而且與推挽和全橋相比,可利用輸入電容的充、放電特性自動調(diào)整兩個輸入電容上的電壓,使變壓器在工作周期的正、負半周伏-秒平衡,因此在中大功率范圍內(nèi)受到青睞。
電壓型全橋DC-DC變換器
在實際的應(yīng)用過程中,這種變換器具有開關(guān)管器件電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力較小,高頻功率變壓器的利用率高等優(yōu)點。而且全橋DC-DC變換器適合做軟開關(guān)管控制,減小變換器中的開關(guān)管損耗提高轉(zhuǎn)化效率。
三相全橋DC-DC變換器結(jié)構(gòu),三相的結(jié)構(gòu)將電流、損耗均分到每相中,適合大功率DC-DC變換。同時三相全橋中的開關(guān)管也可以獲得軟開關(guān)管工作條件??梢哉f,電壓型的DC-DC變換器是非常適合電動汽車電池的分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行選用的。
隔離電流型DC-DC變換器
在介紹了隔離電壓型DC-DC變換器的兩種常見類型和特點后,接下來我們來看一下隔離電流型DC-DC變換器的特點和應(yīng)用情況。與電壓型DC-DC變換器一樣,隔離電流型變換器也同樣在結(jié)構(gòu)上分為全橋和半橋兩種。
因為在任何時刻,兩個開關(guān)管必須保證有一個開關(guān)管是導(dǎo)通的,即開關(guān)管的導(dǎo)通占空比不能小于0.5,導(dǎo)致兩個輸入電感總是有一個處于充電狀態(tài),輸入電流總是大于零,這意味著系統(tǒng)有一個最低輸出功率的限制。
工程師設(shè)計一款直流/直流變換器,需要充分考慮的主要技術(shù)指標有:
1、輸入輸出電壓范圍:這指的是直流/直流變換器能夠接受的輸入電壓和輸出電壓的范圍。通常,輸入電壓范圍在6V至28V之間,而輸出電壓范圍則根據(jù)具體的應(yīng)用需求來確定,常見的有5V、12V、19.2V、24V、36V、48V等。
2、輸出電流能力:這指的是直流/直流變換器能夠提供的最大輸出電流。這個指標直接影響到汽車電子系統(tǒng)的功率需求。
3、功率等級:不同等級的車輛在配置上可能存在很大的差異,這會導(dǎo)致14V系統(tǒng)的動態(tài)功率需求發(fā)生變化。因此,需要根據(jù)車輛等級選擇合適的功率等級的DC/DC變換器。例如,乘用車通常匹配1.5KW-2KW的DC/DC變換器,而客車可能需要3KW-5KW的大功率DC/DC變換器。
4、轉(zhuǎn)換效率:這是DC/DC變換器的一個重要指標,它決定了汽車電力能源的利用率,同時也影響整個部件的散熱方式和使用壽命。目前,一些先進的DC/DC變換器,轉(zhuǎn)換效率普遍達到了90%以上,部分產(chǎn)品甚至達到了95%。
5、體積、重量和功率密度:由于電動汽車的整體空間有限,因此DC/DC變換器的體積越小、功率密度越高,對整車空間的節(jié)約越有利。目前,主流的設(shè)計趨勢是將DC/DC變換器與其他部件進行集成,以提高功率密度并減少體積。
6、散熱方式:同大部分功率電子部件一樣,DC/DC變換器在功率2KW左右的等級上,有主動風(fēng)冷和液冷兩種散熱方式。選擇哪種散熱方式取決于系統(tǒng)的具體需求和設(shè)計。
7、成本:考慮到汽車部件的成本要求非常嚴格,因此在設(shè)計DC/DC變換器時,需要充分考慮到成本因素,以實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。
此外,DC/DC變換器還兼?zhèn)涔ぷ鞣€(wěn)定可靠、使用壽命長、安全性高等特點,以滿足電動汽車對部件性能的高要求。同時,它還應(yīng)滿足整車復(fù)雜運行環(huán)境的需求,并具備IP67的防塵防水性能。





