新能源汽车技术（第3版）课件：直流转换器

新能源汽车技术（第3版）

DC/DC转换器一、情境引入电动汽车没有12V直流发电机，小林的同学位想听他说汽车上的12V用电器是谁来供电的。二、学习目标简要说出DC/DC转换器的作用；简要说出全桥DC/DC转换器如何工作；简要说出半桥DC/DC转换器如何工作；9.1DC/DC转换器简介9.1.1

DC-DC转换器的作用

直流（DirectCurrent，DC）-直流转换器也称DC-DC转换器。

燃油车和电动汽车的辅助子系统二者的主要区别在于，燃油车的辅助蓄电池由与发动机相连的交流发电机来充电，而电动汽车的辅助蓄电池则由主电源通过DC-DC转换器来充电。电动汽车或混合动力汽车中用来推动电动机转动的能量来自于动力蓄电池，动力蓄电池为数块电池串联，电压较高，所以也叫高压电源。1．降压转换器单向DC-DC把蓄电池高压直流降压为燃油汽车中发电机的直流电压如12V或24V。例如将400V蓄电池在汽车行驶中会降到电机不能工作的电压，如电压280V，DC-DC转换器保证在280—400V变化电压区间内输出稳定的14V电压。另外，当主蓄电池完全放完电之后，汽车已经不能行驶时，DC-DC转换器仍能从蓄电池中吸取能量向电动汽车的基本辅助子12V系统提供稳定14V电力，对于24V系统提供稳定28V电力。9.1DC/DC转换器简介2．升压转换器（1）对动力电池电压进行升压采用DC-DC转换器将蓄电池高压升为更高的直流电压来驱动电机，可提高系统的工作效率。（2）对12V铅酸电池进行升压在高压蓄电池容量不能驱动汽车时，为了让汽车能开离路面，防止阻塞交通。而采用DC-DC转换器将12V/24V铅酸蓄电池电压升为高压锂离子（或镍氢蓄电池）蓄电池的电压来驱动电机。9.1DC/DC转换器简介9.1.2DC-DC转换器的分类1．升压型和降压型升压型主要用在高压电池数目少，高压数值低，为了提高电机效率，采用了升压型。降压型主要用在高压电池和铅酸蓄电池之间。2．全桥型和半桥型全桥型和半桥型，详见第9.3节。3．非绝缘型和绝缘型非绝缘型是电路两侧通过电子元件相连通，绝缘型是电路两侧采用变压器隔离。4．单向DC-DC和双向DC-DC单向DC-DC只能向一个方向实现电压转换，双向DC-DC能互相实现电压转换。9.1DC/DC转换器简介9.2电动汽车辅助子系统9.2.1汽车辅助子系统

在电动汽车中，除动力电动机以外的高压400V外，人们常把汽车电气和底盘电控制部分的用电器称为辅助子系统。比如汽车电气的空调器、收音机、喇叭、车灯系统、电动车窗、雨刷；汽车底盘的动力转向系统、液压制动、气动制动等，它们为多14V或28V。9.2.2保留铅蓄电池的必要性

电动汽车以动力蓄电池为电源，能够利用DC-DC转换器为铅蓄电池充电。因此，混合动力车装备DC-DC转换器之后，还可省去原车交流发电机。

混合动力车和电动汽车按说也能省去铅蓄电池，但实际上还是保留了铅蓄电池。这样做有两大原因。一是保留铅蓄电池更能够降低整个车辆的成本；二是确保电源的冗余度。

9.2电动汽车辅助子系统9.2.3低压电系统

在电动汽车上中，为区别12V电系，我们通常将60V以上的直流电压称为接触不安全高压。

汽油发动机车辆通常电器采用12V电压等级供电。几百伏的动力电池电压需要经DC-DC降压输出14V给12V电压等级的用电器和铅酸蓄电池供电。9.2电动汽车辅助子系统9.2.4高压电系统为了节约能量，对于那些功率大的设备，如电机控制器、动力转向系统、液压制动或气动制动、空调除霜器（加热器）等要采用较高的电压供电。因此有几个直流—直流转换器器，它们降压分别输出除了常规的14V、28V之外，还要采用48V甚至120V的次高压。这使得电动汽车的辅助蓄电池系统比燃油车的原车系统更为复杂。9.2电动汽车辅助子系统表9-1电动汽车辅助子系统的功耗负载类型用电设备额定功率(W)权值计算功率(W)长期用电设备组合仪表、蓄电池84184连续用电设备雨刮电机、音响系统等12280.5614短时间歇用电设备电喇叭、各类信号灯等20500.1205EV附加用电设备电动真空泵4200.142电动水泵50150电动转向2500.375总功率4082

10709.2电动汽车辅助子系统图9-1独立水冷电动汽车DC-DC转换器实物图9-2水冷直流DC-DC转换器（内置到变频器底部）9.2电动汽车辅助子系统9.2.5DC-DC转换器的发展方向1.DC-DC转换器功能改进的方向之一是双向化图9-3奔驰混合动力汽车12V双向DC-DC转换器1.DC/DC转换器模块2.高电压插头连接（高压蓄电池）3.DC/DC转换器控制单元的12V插头连接4.电路30的螺纹连接A冷却液进口B冷却液出口9.2电动汽车辅助子系统

图9-4德国奔驰400轻混电力电子冷却回路的示意图1—膨胀水箱；2—低温冷却器；3—电力电子模块；4—DC/DC转换器模块；B10/13—低温回路温度传感器；M13/8—循环泵1；M13/9—循环泵2；A—对低温冷却器供给，冷却液温度非常高；B—冷却液温度较高；C—冷却液温度适中；D—自低温冷却器回流，冷却液温度较低9.2电动汽车辅助子系统9.3单、双向DC/DC转换器工作原理一、基本BUCK电路

图9—5基本BUCK型DC/DC电路拓朴二、全桥DC/DC变换器图9—6

绝缘型全桥DC/DC变换器的原理9.3单、双向DC/DC转换器工作原理三、双向DC/DC变换器图9—9

非绝缘型双向DC/DC电