电动汽车动力电源系统DC／DC变换器的匹配和计算

马洪吉

（华泰汽车研发中心，北京 102218）

随着863计划电动汽车重大专项的分布实施，我国在燃料电池汽车、纯电动汽车和混合动力汽车等新能源环保汽车方面已经具备了较好的开发能力，并通过整车集成配套技术的研发实现了与传统汽车的技术对接，并逐步向产业化延伸。而DC／DC变换器是电动汽车辅助电源系统的主要供电设备，并为蓄电池充电。其效率 （85%～95%）远高于发电机正常转速时的效率 （50%），并且输出稳定、体积小、质量轻。

在新能源环保汽车DC／DC变换器选型中，考虑DC／DC的高效节能，同时避免功能重复，准备用DC／DC取代传统发电机，为整车低压系统持续供电。由于动力电池的电压范围变化较大，且部分传统附件被电动附件取代，整车低压负载有所增加，因此要进行DC／DC变换器选型，在既定的电压范围内满足整车低压用电。本文仅针对某一款纯电动车进行DC／DC变速器的选型及分析。

1 技术要求

1.1 基本功能要求

DC／DC变换器的转换效率应大于85%，波纹小于150 mV，具备过温保护、过压／欠压保护、过流保护、低压端反接保护、漏电保护功能、高可靠性，防水等级达到IP55或更高，满足GB／T 24347—2009电动汽车DC／DC变换器中的相关技术要求。

1.2 基本组成及原理框图

DC／DC变换器主要由滤波器、逆变电路、输出高频整流滤波、输出二级滤波以及CPU控制电路组成。其中输入滤波器对于电磁兼容有很大作用，有效地抑制了传导干扰。高频整流滤波与二级滤波的共同作用使电源的输出纹波大大降低。CPU控制系统用于控制各种负载变换情况下的稳定输出。其原理框图如图1所示。

1.3 控制原理图

电池管理系统检测蓄电池两端的端电压，当检测到电压小于某一设定值 （13.8V）时，控制DC／DC变换器开始工作，由动力蓄电池提供能量，为蓄电池充电。DC／DC变换器控制原理图如图2所示。

1.4 工作电压范围

以某一款纯电动车为例，其设计动力电池 （磷酸亚铁锂）标称电压320 V，电池单体电压下限为2.5 V，电池单体电压上限为3.65 V。总电压下限为2.5×100=250 V， 总电压上限为3.65×100=365 V， 即DC／DC变换器输入电压的范围是250～365V或更宽。

2 功率选择

2.1 基本思路

根据整车所有负载电流If确定DC／DC的输出额定电流Ig，使整车电源系统达到电平衡。

2.2 整车所有设备负载电流If

根据纯电动车整车用电设备不同的工作特性，将其分为长期接通、连续接通、短期接通和EV附加4种状况，赋于不同的权值，具体情况如表1～表4所示。

表1 长期接通电器部件功率

表2 连续接通电器部件功率

表3 EV附加电器部件功率

表4 短期接通电器部件功率

整车计算功率值为

整车所有负载电流为

2.3 功率选取

为保证某款纯电动车整车实际用电和蓄电池的充放电平衡，DC／DC变换器容量应大于整车的计算负荷，一般按1.2倍率考虑。初步选定某款纯电动车用DC／DC变换器规格为14.2 V／64.59 A， 即14.2 V／918 W。 所以DC／DC变换器的规格为14.2 V／918W。

3 总结

1）针对某款纯电动车用DC／DC变换器初定规格为14.2V／918W。

2）后期需要关注DC／DC变换器发展趋势，比如把DC／DC变换器集成到逆变器总成中的技术。

3）DC／DC变换器开始工作的控制方式还有几种，如钥匙控制、整车控制器控制等，控制方式最优化仍待研究。