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        電動汽車動力電源系統(tǒng)DC/DC變換器的匹配和計算

        2011-09-03 09:58:24馬洪吉
        汽車電器 2011年10期
        關(guān)鍵詞:選型整車電動車

        馬洪吉

        (華泰汽車研發(fā)中心,北京 102218)

        隨著863計劃電動汽車重大專項的分布實施,我國在燃料電池汽車、純電動汽車和混合動力汽車等新能源環(huán)保汽車方面已經(jīng)具備了較好的開發(fā)能力,并通過整車集成配套技術(shù)的研發(fā)實現(xiàn)了與傳統(tǒng)汽車的技術(shù)對接,并逐步向產(chǎn)業(yè)化延伸。而DC/DC變換器是電動汽車輔助電源系統(tǒng)的主要供電設(shè)備,并為蓄電池充電。其效率 (85%~95%)遠高于發(fā)電機正常轉(zhuǎn)速時的效率 (50%),并且輸出穩(wěn)定、體積小、質(zhì)量輕。

        在新能源環(huán)保汽車DC/DC變換器選型中,考慮DC/DC的高效節(jié)能,同時避免功能重復,準備用DC/DC取代傳統(tǒng)發(fā)電機,為整車低壓系統(tǒng)持續(xù)供電。由于動力電池的電壓范圍變化較大,且部分傳統(tǒng)附件被電動附件取代,整車低壓負載有所增加,因此要進行DC/DC變換器選型,在既定的電壓范圍內(nèi)滿足整車低壓用電。本文僅針對某一款純電動車進行DC/DC變速器的選型及分析。

        1 技術(shù)要求

        1.1 基本功能要求

        DC/DC變換器的轉(zhuǎn)換效率應大于85%,波紋小于150 mV,具備過溫保護、過壓/欠壓保護、過流保護、低壓端反接保護、漏電保護功能、高可靠性,防水等級達到IP55或更高,滿足GB/T 24347—2009電動汽車DC/DC變換器中的相關(guān)技術(shù)要求。

        1.2 基本組成及原理框圖

        DC/DC變換器主要由濾波器、逆變電路、輸出高頻整流濾波、輸出二級濾波以及CPU控制電路組成。其中輸入濾波器對于電磁兼容有很大作用,有效地抑制了傳導干擾。高頻整流濾波與二級濾波的共同作用使電源的輸出紋波大大降低。CPU控制系統(tǒng)用于控制各種負載變換情況下的穩(wěn)定輸出。其原理框圖如圖1所示。

        1.3 控制原理圖

        電池管理系統(tǒng)檢測蓄電池兩端的端電壓,當檢測到電壓小于某一設(shè)定值 (13.8V)時,控制DC/DC變換器開始工作,由動力蓄電池提供能量,為蓄電池充電。DC/DC變換器控制原理圖如圖2所示。

        1.4 工作電壓范圍

        以某一款純電動車為例,其設(shè)計動力電池 (磷酸亞鐵鋰)標稱電壓320 V,電池單體電壓下限為2.5 V,電池單體電壓上限為3.65 V??傠妷合孪逓?.5×100=250 V, 總電壓上限為3.65×100=365 V, 即DC/DC變換器輸入電壓的范圍是250~365V或更寬。

        2 功率選擇

        2.1 基本思路

        根據(jù)整車所有負載電流If確定DC/DC的輸出額定電流Ig,使整車電源系統(tǒng)達到電平衡。

        2.2 整車所有設(shè)備負載電流If

        根據(jù)純電動車整車用電設(shè)備不同的工作特性,將其分為長期接通、連續(xù)接通、短期接通和EV附加4種狀況,賦于不同的權(quán)值,具體情況如表1~表4所示。

        表1 長期接通電器部件功率

        表2 連續(xù)接通電器部件功率

        表3 EV附加電器部件功率

        表4 短期接通電器部件功率

        整車計算功率值為

        整車所有負載電流為

        2.3 功率選取

        為保證某款純電動車整車實際用電和蓄電池的充放電平衡,DC/DC變換器容量應大于整車的計算負荷,一般按1.2倍率考慮。初步選定某款純電動車用DC/DC變換器規(guī)格為14.2 V/64.59 A, 即14.2 V/918 W。 所以DC/DC變換器的規(guī)格為14.2 V/918W。

        3 總結(jié)

        1)針對某款純電動車用DC/DC變換器初定規(guī)格為14.2V/918W。

        2)后期需要關(guān)注DC/DC變換器發(fā)展趨勢,比如把DC/DC變換器集成到逆變器總成中的技術(shù)。

        3)DC/DC變換器開始工作的控制方式還有幾種,如鑰匙控制、整車控制器控制等,控制方式最優(yōu)化仍待研究。

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