电动汽车拆解2——DC-DC转换器
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新能源车dcdc工作原理全文共四篇示例,供您参考第一篇示例:随着环保意识的增强和能源资源的日益枯竭,新能源车已经成为人们重视的交通方式。
而新能源车中的DCDC(直流电-直流电转换器)是新能源车的一个重要部件,它起到了重要的作用。
本文将介绍新能源车DCDC的工作原理及其重要性。
DCDC工作原理:新能源车通常使用高压直流电池作为动力源,而车载设备(如车载灯光、音响、空调等)需要使用低压直流电,这就需要一种转换器来将高压直流电转换为低压直流电。
这就是DCDC所要完成的工作。
DCDC可以将高压直流电源转换为各种低压电源,供给车辆中各种设备的使用。
DCDC通常由功率器件、控制电路和滤波电路组成。
功率器件通常是MOSFETやIGBT,它通过开关控制来改变输入电压输出电压,同时能够实现能量的转换。
控制电路负责控制功率器件的开关,并根据负载变化来调节输出电压和电流。
滤波电路用于滤除输入和输出端的杂散信号,保证电路的稳定工作。
新能源车DCDC的重要性:1. 电能转换效率高:DCDC可以根据实际需要调整输出电压和电流,从而使得能量转换的效率更高,降低了能源消耗。
2. 电路保护作用:DCDC内部通常设计有多重保护功能,包括过流保护、过热保护、短路保护等,能够有效保护电路和设备的安全运行。
3. 适应性强:新能源车的工作环境和负载变化较大,DCDC能够根据实际情况灵活调整电压和电流输出,适应不同的使用情况。
4. 降低成本:通过DCDC的功率转换作用,减少了对电池的额外压力,降低了电池的损耗和使用寿命,从而减少了整车的成本。
DCDC在新能源车中发挥着重要的作用,它不仅能够有效降低车载设备对高压电池的影响,还能够提高能源利用效率,降低能源消耗,对于新能源车的性能和安全性都起到了非常重要的作用。
希望随着科技的不断进步和创新,DCDC技术也能够不断提升,为新能源车的发展做出更大的贡献。
第二篇示例:新能源车(New Energy Vehicle,NEV)是指采用新能源技术的汽车,主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。
电动汽车dcdc转换器工作原理电动汽车DC-DC转换器工作原理随着环保意识的增强和能源危机的日益严重,电动汽车作为一种清洁能源交通工具逐渐受到人们的青睐。
而电动汽车的核心部件之一就是DC-DC转换器,它的工作原理对电动汽车的性能和能效具有重要影响。
DC-DC转换器是一种电子器件,主要用于将直流电源的电压转换为适合电动汽车各个模块使用的电压。
它的主要功能是通过转换电压来满足电动汽车不同电路的电压需求。
这是因为电动汽车的各个部分(如动力电池组、驱动电机等)对电压的要求不同,而直流电源的输出电压往往不符合这些要求,因此需要通过DC-DC转换器来实现电压的变换。
DC-DC转换器的工作原理可以简单地概括为两个步骤:变压和电能转换。
首先是变压过程。
当直流电源输入到DC-DC转换器时,它会经过一个变压器,通过变压器的绕组比例来改变输入电压的大小。
变压器一般由磁性材料制成,通过磁场的变化来实现电压的变换。
通过控制输入输出绕组的匝数比例,可以实现输入电压的升高或降低。
其次是电能转换过程。
变压器通过变压实现了电压的变换,但电能的形式仍然是直流电。
为了满足电动汽车各个模块的需要,DC-DC 转换器需要将直流电转换为交流电或恒定电流。
这一过程通常通过控制开关管的开关状态来实现。
开关管是DC-DC转换器的核心元件,它的开关状态决定了电能是被传送到输出端还是被截断。
在DC-DC转换器中,开关管的开关状态由一个控制电路来控制。
控制电路通过检测输入输出电压的差异来判断开关管的开关状态。
当输入电压高于输出电压时,控制电路会关闭开关管,阻断电流的传输;当输入电压低于输出电压时,控制电路会打开开关管,允许电流的传输。
通过不断地开关和关闭,DC-DC转换器可以将直流电源的电能转换为适合电动汽车各个模块使用的电能形式。
除了变压和电能转换,DC-DC转换器还具备一些其他的功能。
例如,它可以实现对输出电压的精确调整和稳定控制,以适应电动汽车系统中不同模块的需求。
纯电动汽车dcdc工作原理纯电动汽车dcdc是指直流到直流的变换器,它是电动汽车的重要组成部分,主要用于电动汽车的电子控制系统,将高压直流电池的电压转换为低压直流电压,以供电子设备使用。
本文将详细介绍纯电动汽车dcdc的工作原理。
1. 基本结构纯电动汽车dcdc由输入端、输出端和控制电路三部分组成。
输入端接收高压直流电池的电压,输出端输出低压直流电压,控制电路通过控制开关管的导通与断开,实现输入端与输出端之间电压的变换。
2. 工作原理纯电动汽车dcdc的工作原理可以分为两个部分:能量存储和能量转换。
2.1 能量存储纯电动汽车dcdc的能量存储是指将高压直流电池的电能存储在电感和电容中。
当开关管导通时,高压直流电池的电能被电感和电容存储,此时电感中的电流增加,电容中的电压增加。
当开关管断开时,电感和电容中的电能被释放,此时电感中的电流减小,电容中的电压减小。
通过周期性的导通与断开,实现电能的存储和释放。
2.2 能量转换纯电动汽车dcdc的能量转换是指将高压直流电池的电压转换为低压直流电压。
当开关管导通时,高压直流电池的电压通过电感和开关管传递到输出端,此时输出端电压增加;当开关管断开时,输出端电压由电感和电容提供,此时输出端电压减小。
通过周期性的导通与断开,实现电压的变换。
3. 控制策略纯电动汽车dcdc的控制策略主要有PWM控制和谐振控制两种。
3.1 PWM控制PWM控制是指通过控制开关管的导通与断开时间比例,实现输出端电压的控制。
当开关管导通时间增加时,输出端电压增加;当开关管断开时间增加时,输出端电压减小。
通过调节导通与断开时间比例,实现输出端电压的精确控制。
3.2 谐振控制谐振控制是指通过控制开关管的导通与断开时刻,实现谐振电路的谐振频率与输出端电压的控制。
谐振控制具有高效性和高稳定性的优点,但控制难度较大。
4. 应用领域纯电动汽车dcdc广泛应用于电动汽车、太阳能电池板、风能发电等领域,实现高压直流电压到低压直流电压的变换。
集成化PDM拆解配电盒DCDC充电机前言随着新能源汽车的普及,电动汽车的电气布局变得越来越复杂,因此,在电动汽车的电气设计方案中,如何实现电源管理和控制系统的智能化、集成化、模块化、标准化成为了重要的课题。
在整个电驱动系统中,集成化PDM和DC-DC充电机是非常重要的两个部分,本文主要介绍这两个部分。
集成化PDMPDM即Power Distribution Module,是一种用于电源管理与保护的模块化电子设备。
在电动汽车中,PDM主要承担的任务是对全车各个部分的电源进行有效的分配、保护和控制,从而保证整个系统在正常工作时稳定可靠。
PDM的优点是可以集成多种保护功能,包括过压、过流、短路等,同时还可集成CAN总线等控制方式。
随着电动汽车技术的不断发展,PDM的设计也日趋复杂,需要具备更多的功能,包括监测电池电压、电流、温度等参数,实现可编程逻辑控制等。
另外,还需要具备高可靠性、可兼容多种车型、易于集成等特点。
拆解配电盒在电动汽车中,拆解配电盒也是非常重要的部件。
拆解配电盒通常由于车型的不同而有所不同,但通常包括以下标准组成部分:•电池盒:存放电池和配电盒的外壳,通常是防火、防爆、抗震、防水、防尘、耐腐蚀等性能要求的;•配电盒:包括各种传感器、控制器、保险丝等电气元件,用于分配直流电能并保护车辆电子设备;•DC-DC充电机:用于充电、维护和管理车载12V电池的状态;•风扇:用于散热和降温,确保电子元件的正常工作;•传感器:可以检测的参数包括温度、电压、电流、震动等,用于提供数据给PDM。
拆解配电盒的构造方式需要灵活,根据车型特性进行定制,以充分发挥其功能。
DC-DC充电机DC-DC充电机是连接整个电池系统和汽车外部电子设备的组成部分,通常工作在12V电压下,用于充电、维护和管理车载12V电池的状态。
DC-DC充电机的主要功能如下:•将高电压电池的电压转换为车载电气系统的低电压,提供给整个车辆;•提供给车载电气系统和后续电气装置所需的电源;•对车载电气系统进行供电管理;•保护电池免于过充或过放,提高电池的寿命。
新能源汽车dcdc转换器工作原理
新能源汽车DC-DC转换器是一种特殊的电源转换器,用于将高电压直流电能(例如高压锂电池组输出的400V DC)转换为低电压直流电能(例如12V DC)。
这种转换器的工作原理基于电磁感应和电子元件控制技术。
在工作过程中,首先将高压直流电接入DC-DC转换器的输入端,然后通过变换器电路开始进行电源转换。
变换器电路由几个功率半导体器件组成,例如MOSFET和二极管。
通过对这些器件的控制和调节,可以将输入的高电压直流电能通过电感等元件变换为特定电压和电流的低电压直流电能输出。
在DC-DC转换器中,还有一个重要的控制单元,即PWM控制单元。
这个单元起到了监控和控制功率半导体器件的作用。
PWM控制单元以不同的占空比控制器件的导通和截止,从而控制输出电流和电压的稳定性和准确性。
综合来看,新能源汽车DC-DC转换器的工作原理建立在先进的电子元件控制和电磁感应技术之上。
它能够将高压直流电能转换为低电压直流电能,并确保输出电流和电压的稳定性和准确性。
这种转换器在新能源汽车的电力系统中具有非常重要的作用。
电动汽车双向 DC-DC 变换器的设计与实现发表时间:2020-06-30T15:02:12.550Z 来源:《基层建设》2020年第7期作者:杨永超[导读] 摘要:本次设计通过采用双向DC-DC变换器实现对锂电池的充放电,分为主电路和控制电路两部分。
中北大学朔州校区摘要:本次设计通过采用双向DC-DC变换器实现对锂电池的充放电,分为主电路和控制电路两部分。
主电路采用了双向半桥DC-DC变换电路,以IR2104作为驱动芯片,PWM波控制功率开关管的导通与关断,同时选择具有低导通内阻、低输入电容的MOSFET开关管,实现同步整流,极大地降低了导通损耗与开关损耗,使得整个系统具有极高的充放电效率。
控制电路选择型号为STC12C5A60S2的单片机为主控芯片,利用PWM技术控制开关管的通断,进一步实现控制功率的双向流动,从而实现锂电池的充放电控制;控制电路除了控制部分,还有辅助电路部分,辅助电路主要包括辅助电源模块、采样模块、液晶显示模块、按键模块。
本次设计具有体积小、重量轻、成本低的特点。
关键词:开关电源,双向DC-DC变换,同步整流技术,PWM技术一、发展趋势近年来,纯电动汽车的比例在整个汽车发展的占比中逐渐提高,对汽柴油市场的影响越来越大,汽车电动化也将会是世界汽车行业未来的转型方向。
伴随着电动汽车的技术不断地完善,各类型、各品牌电动汽车在市场上也重新洗牌。
除了我国之外,欧洲、日本、美国等在电动汽车的技术发展方面,都有自己的特点。
二、研究内容在本次设计中,设计了一种双向DC-DC变换器,低压侧为5节锂电池串联而成,高压侧为学生电源,通过设计的变换器实电压的升降。
该变换器的主电路以半桥式双向DC-DC拓扑结构为基础,利用同步整流和软开关技术。
整体设计而言,系统具有很高的转换效率。
除了主电路,通过相应的芯片来实现对电路的控制,实现电路各种模式的相互转换,对低压侧电流、电池组侧电压,高压侧电压进行采样、利用芯片调节,实现电路的动态平衡,使得系统更加稳定。
北汽EV200纯电动汽车DC/DC变换器的检修1.DC/DC变换器的功用DC/DC变换器(DC/DC converter)的功用是将一定电压的直流电转换为另一种电压的直流电。
对于纯电动汽车来说,DC/DC变换器的功用相当于传统汽车的发电机,将动力电池的高压电转为低压电给蓄电池及低压系统供电。
DC/DC变换器具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。
2.DC/ DC变换器的分类根据不同的分类方法,DC/DC变换器被分为不同的种类,常见的分类方法有如下4种。
(1)根据DC/DC变换器的拓扑结构分为正激型、反激型、升压型、降压型、升/降压型、反相型、推挽式正激型、半桥式正激型、全桥式正激型。
(2)根据开关控制方式分为脉宽调制式PWM(PulseWidth Modulation)、脉冲频率调制式PFM(PulseFrequency Modulation)及脉宽一频率混合调制式“硬开关电路”、电压或零电流“软开关”PWM电路和各种谐振式、准谐振式变换器等。
(3)根据负极与车身绝缘与否,DC/DC变换器分为非绝缘型和绝缘型两类,非绝缘型的特点是负极与车身相连;绝缘型的特点是负极与车身绝缘。
(4)根据功率变换器的特点可分为电压源变换器、电流源变换器和Z源变换器3类。
电压源变换器和电流源变换器是传统的DC/DC, Z源变换器是一种新型变换器,它引进了一个阻抗变换,将主变换器电路与电源或负载祸合,其电源既可以为电压源也可以为电流源。
Z源变换器的直流电源可以是任意的,如电池、二极管整流器、晶闸管变流器、燃料电池堆、电感、电容器或它们的组合。
3.2016款北汽EV200纯电动汽车DC/DC变换器的检修(1)外观检查。
在做好高压安全防护准备后,检查并清洁DC/DC变换器外表面,外表面应无异物,散热齿上应无杂物、灰尘等,以保证散热时风道畅通;检查DC/DC变换器外壳,应无变形、碰撞痕迹。
(2)检查DC/DC变换器连接线束。
电动车dcdc转换器工作原理1.引言1.1 概述电动车DC-DC转换器是一种非常重要的电子设备,它在电动车电力系统中起着至关重要的作用。
作为一个中间设备,DC-DC转换器能够将电动车电池输出的直流电能转换为其它电压级别的直流电,并将其提供给不同的电子设备,比如喇叭、灯光、充电插座等等。
正是因为DC-DC转换器的存在,才使得电动车的电力系统能够更好地满足不同设备的电能需求。
DC-DC转换器的工作原理相对简单,它通过使用一种叫做电感的元件和一个开关器件来实现电压的转换。
当输入电压通过电感时,会产生一个电感电流,并储存在电感中。
然后,开关器件周期性地打开和关闭,使电感电流在电感和开关器件之间形成一个闭环。
在开关器件关闭的瞬间,电感中储存的能量会转移到输出电路中,从而使得输出电压得以转换。
而电动车DC-DC转换器则是在这一基本原理的基础上进行了一些特殊的设计和优化。
由于电动车的电力系统需要满足较高的安全要求和性能需求,因此DC-DC转换器在电动车中的应用也变得更为复杂。
电动车DC-DC转换器通常需要具备更大的输出功率、更高的精度和更高的效率。
同时,由于电动车的电池电压通常较高,因此DC-DC转换器还需要具备较高的电压转换比。
总的来说,电动车DC-DC转换器在电动车的电力系统中扮演着至关重要的角色。
它能够将电动车电池的直流电能转换为其它电压级别的直流电,从而满足不同设备的电能需求。
通过使用一种基于电感和开关器件的工作原理,电动车DC-DC转换器能够实现高效率、高精度和高可靠性的电压转换。
在未来,随着电动车的普及和技术的不断进步,电动车DC-DC 转换器的工作原理将继续得到优化和改进,以更好地满足电动车的电能需求。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以编写如下:文章结构部分旨在介绍本文的整体布局和章节安排。
通过清晰的文章结构,读者可以更好地理解本文内容的逻辑顺序和组织方式,从而更好地把握文章的主题和重点。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
BI YE SHE JI(20 届)电动汽车DC/DC变换器的设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要电动汽车DC/ DC变换器是现代电力电子设备不可或缺的组成部分,其质量的优劣直接影响子设备性能,其体积的大小也直接影响到电子设备整体的体积。
本设计根据设计任务进行了方案设计,设计了相应的硬件电路,研制了半桥开关电源。
整个系统包括主电路、控制电路和反馈电路三部分内容。
系统主电路包括单相输入整流、半桥式逆变、高频交流输出、输出整流、输出滤波几部分。
控制电路包括主电路开关管控制脉冲的产生和保护电路。
论文具体地介绍了主电路、控制电路、驱动电路等各部分的设计及实验过程,包括元器件的选取以及参数计算。
本设计中采用的芯片主要是PWM控制芯片SG3525A。
设计过程中程充分利用了SG3525A的控制性能,具有宽的可调工作频率,死区时间可调,具有输入欠电压锁定功能和双路输出电流。
关键词:直流变换器;SG3525;高频变压器;MOSFETIAbstractElectric vehicle DC/ DC converter is a modern power electronic equipment indispensable component, its quality has a direct influence on equipment performance, its size will directly affect the whole volume of electronic equipment. According to the design of design tasks for the design, designs the corresponding hardware circuit, a half-bridge switching power supply development. The whole system consists of main circuit, control circuit and feedback circuit three parts. System main circuit comprises a single-phase input rectifier, half-bridge inverter, high frequency AC output, output rectifier, output filter sections. The control circuit comprises a main circuit switch tube to control the pulse generation and protection circuit. This paper introduces the main circuit, control circuit, driving circuit and other parts of the design and the experimental process, including the selection of components and parameters calculation. The design of the chip is mainly PWM control chip SG3525A. The design process of medium-range makes full use of SG3525A control performance, wide adjustable frequency, adjustable dead time, with input under-voltage locking function and dual output current.Key words: DC / DC converter; SG3525; high-frequency transformer; MOSFETII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1课题选择的背景及意义 (1)1.2电动汽车DC/DC变换器的发展概况 (2)1.3本文所研究的课题内容 (3)第二章电动汽车DC/DC变换器的原理 (4)2.1电动汽车DC/DC变换器控制系统概述 (4)2.2电动汽车DC/DC变换器的基本结构 (4)2.3 MOSFET基本原理 (5)2.4 PWM调制技术 (6)2.5高频变压器的原理介绍 (7)第三章电动汽车DC/DC变换器主电路的设计 (9)3.1 半桥电路的结构与工作过程 (9)3.2 主要功率器件的选型 (12)3.2.1 MOSFET参数的确定 (12)3.2.2 自举电容的选取 (13)3.3高频变压器设计 (14)3.4 输出整流回路的设计 (16)3.4.1 输出整流回路的结构 (16)3.4.2 快恢复二极管的选择 (16)3.4.3 滤波电感的选择 (18)3.4.4 滤波电容的选择 (18)第四章.DC-DC变换器控制电路的设计 (20)III4.1 PWM控制芯片SG3525功能简介 (20)4.1.1 SG3525引脚功能及特点简介 (20)4.1.2 SG3525的工作原理 (23)4.2电动汽车DC/DC变换器反馈电路的设计 (27)4.2.1 输出电压反馈电路 (27)4.2.2 过压保护电路的设计 (28)4.2.3 输出限流电路 (29)总结 (31)参考文献 (33)致谢 (34)IV第一章绪论1.1课题选择的背景及意义DC/DC变换器是燃料电池电动汽车的重要组成部分,它的研制直接关系到燃料电池电动汽车的稳定与性能。
DC-DC 转换器(一):提高电压转换效率
TDK 已开始向混合动力车及电动汽车提供
“DC -DC 转换器”。
电动汽车充电电池的电压高达数
百伏。
DC-DC 转换器将充电电池的电压降至14V ,提
供给铅蓄电池。
再把铅蓄电池作为电源驱动发动机
的辅机类、雨刷及前照灯等器件。
世界首款量产混合动力车的投入使用已经12年。
包括TDK 在内,DC-DC 转换器单位体积的功率密度逐
年提高,估计今后也是这一趋势。
TDK 的DC-DC 转换器于1997年实际应用于混合动力车。
本田将在现行的“思域混合动力车”和新款Insight 上采用(图1)。
还被部分海外厂 商应用于混合动力车。
Insight 之所以采用TDK 制造的DC-DC 转换器,
是因为能够满足小型与轻量化的要求。
本田对Insight 减小了包括DC-DC 转换器和逆变 器在内的PCU (功率控制单元)尺寸及镍氢充电电池的尺寸。
这些器件在思域混合动力车中曾配置在后座后面,而在Insight 中,却配置在行李舱下面,以 使行李舱的可用空间比以前增大。
DC-DC 转换器的小型化有利于扩大行李舱容量,降低成本。
Insight 上使用的最新款DC-DC 转换器与思域混
合动力车上配备的原产品相比,重量减轻45%,容
积减小5%(图2)。
重量低于1kg 。
转换效 率确保
在90%以上。
省去交流发电机
混合动力车及电动汽车导入DC-DC 转换器之后,
可省去交流发电机。
交流发电机利用发动机的旋转发电,发出的电为铅蓄电池充电(图3)。
电动汽车的充 电电池容量很大。
因此,以充电电池为电源,能够利用DC-DC 转换器为铅蓄电池充电。
从而可以省去原来的交流发电机(图4)。
Insight 就未配备
交流 发电机(图5)。
图1: 本田新款混合动力车“Insight”的后座周围采用小型化PCU (功率控制单元)。
原来配置在后座后面,通过小型化,得以配置在行李舱下面。
后座后面可 以当作行李舱空间使用。
图 2:Insight 采用的DC-DC 转换器将混合动力车配备的数100V 的充电电池电压降至铅蓄电池的14V 电压。
Insight 采用的方式(空冷 式)。
图3:汽油发动机车配备交流发电机利用发动机转动交流发电机,为铅蓄电池充电。
图4:混合动力车和电动汽车不需要交流发电机利用DC-DC转换器降低充电电池的电压,为铅蓄电池充电。
图 5:Insight的动力传动系统未配备交流发电机。
使用充电电池和DC-DC转换器,可以不必考虑发动机的转速而为铅蓄电池充电。
原来的汽油发动机车,当发动机转速低时,如果同时使用空调、立体声及车灯等,有时“电池的电量会用尽”。
即使发动机仍在运行,有些条件下也会出现电力不足现象。
而如果像混合动力车和电动汽车这样使用充电电池和DC-DC转换器,便可不必考虑发动机的转速而使用电力。
DC-DC转换器(二):保留铅蓄电池
保留铅蓄电池
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(图6)。
Insight也保留了铅蓄电池。
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。
图6:包括DC-DC转换器的混合动力车系统构成现在的DC-DC转换器为单向电流,
而今后有可能变成双向。
有些车型还追加DC/AC输出端及升压转换器等转换器部
件。
铅蓄电池能在短时间内向空调、雨刷及车灯等释放大电流。
如果省去铅蓄电池而将充电电池的电力用于補机类、空调及雨刷等,DC-DC转换器的尺寸势必就要增大,从而使整体成本增加。
铅蓄电池便宜,因此目前将铅蓄电池置换成充电电池还没有成本上的优势。
二是铅蓄电池还有确保向補机类供电的冗余度的作用。
DC-DC转换器出现故障停止供电时,如果没有铅蓄电池,補机类就会立即停止运行。
夜间车灯不亮,雨天雨刷停止运行等,就会影响驾驶。
如果有铅蓄电池,便能够将汽车就近开到家里或者工厂。
今后DC-DC转换器功能改进的方向之一是双向化。
现在使用的DC-DC转换器只是单向改
变电压。
现在也存在要求双向的需求。
当充电电池的电力不足时,便可将铅蓄电池的电力输入充电电池,以备紧急之需。
双向化是今后将继续探讨的课题,这也是确保冗余度的方法。
TDK分代开发了DC-DC转换器基本电路(平台)(图7)。
其中包括2001年开始量产的“GEN3”(第3代)、2005年量产的“GEN4” (第4代)、2008年量产的“GEN4.5”(第4.5代)。
现在正在开发的是“GEN5”(第5代)。
根据基本电路,制成符合各汽车公司要求的产品。
图 7:DC-DC转换器的发展蓝图公布了该公司2001年以来的产品。
DC-DC转换器不
断小型·轻量化,效率不断提高。
DC-DC转换器不同的代规定了变压器的种类及DC-DC转换器电路的基本构造。
水冷/空冷、端子位置,主体形状等根据采用车型进行设计。
基本构造以严酷环境下的空冷为前提设计。
按产品来看,转换效率由第2代到第5代一直在提高(图8)。
电流为10A时,转换效率分别为约84%(第2代)、约86%(第4代)、约89%(第 4.5代)。
电流为70A时,转换效率由约86%(第2代)提高到约88%(第4.5代)。
预计下一代第5代将超过90%。
(未完待续,特约撰稿人:近藤朋之,TDK电力系统业务集团EV电源部部长)
图 8:DC-DC转换器的效率效率逐代进化。
最新一代GEN4.5的转换效率为90%左右。
下一代将超过90%。
DC-DC转换器(三):DC-DC转换器的性能
DC-DC转换器的性能
DC-DC转换器的主要部件是变压器。
变压器由一次侧(输入侧、充电电池侧)和二次侧(输出侧、铅蓄电池侧)两种线圈构成。
线圈比与电压比成比例。
利用变压器改变电压时,变压器需通过交流电压。
充电电池是直流电压,因此DC-DC
转换器通过利用功率半导体ON/OFF来自充电电池的直流电压,将其转换成交流电压。
然后,利用变压器转换交流电压,再利用功率半导体将交流电压转换成14V的直流电压。
利用功率半导体转换交流和直流时,为抑制电压波形的噪声(平滑化),还使用了电容器。
决定DC-DC转换器性能的主要因素是变压器。
变压器的大小、形状及支持的开关频率随着更新换代而进化(图9)。
开关频率由70kHz提高到 110kHz,变压器铁芯的重量由215g 左右减轻至61g左右。
变压器的线圈通过采用层叠平面线圈的类型,降低了高度。
图9:变压器铁芯逐代进化(a)产品越新(PC95),温度特性越高。
(b)随着产
品更新换代,重量减轻、能量效率提高、进化成易于散热的形状。
通过提高开关频率,可减小变压器和整流电路的尺寸。
因为频率提高,可使功率半导体单位时间的开关次数增加。
不过,为防止接近收音机AM广播的频率,过去一直采用70kHz 频帯。
最近由于抑制噪声的技术取得进步,采用了比原来高40kHz的110kHz频帯。
变压器的铁芯材料采用的是最新的铁氧体材料“PC95”。
PC95的原料为Fe(铁)、Mn (锰)、Zn(锌)。
Fe的混合比例等与原产品(“PC44”、“PC45”等)不同。
原产品在有些温度下,会出现铁损增大、效率降低现象。
最新的铁芯可在很大的温度范围内减小铁损。
铁损以磁滞损耗为主,还包括涡流损耗。
与二次侧变压器相连的整流二极管采用了比上代热损耗低的产品。
这样,整流二极管的封装面积比原来减小40%。
芯材料采用了铁氧体(表)。
因为变压器中流过
100kHz左右的高频电流,与其他材料相比,铁氧体
的效率最高。
家电中使用的变压器的工作频率为50/60kHz左
右,适于采用硅钢。
非晶材料适合于频率高于100kHz
的领域。
表 DC-DC转换器的变压器铁芯材料铁氧体在
铁损和成本方面占优势。