張明森（上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司商用車(chē)技術(shù)中心，上?！?00438）

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論GB/T 24347電動(dòng)汽車(chē)DC/DC變換器與實(shí)際應(yīng)用的不符之處

張明森
（上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司商用車(chē)技術(shù)中心，上海200438）

摘要：簡(jiǎn)單介紹電動(dòng)汽車(chē)DC/DC變換器的基本概念；結(jié)合筆者所開(kāi)發(fā)的DC/DC變換器（高壓變低壓）在高速電動(dòng)汽車(chē)上工作模式的實(shí)際應(yīng)用，與GB/T 24347-2009所建議的工作模式進(jìn)行比較，著重探討了不同工作模式的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；DC/DC變換器；GB/T 24347；工作模式

電動(dòng)汽車(chē)按車(chē)速可分為高速電動(dòng)汽車(chē)和低速電動(dòng)汽車(chē)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28382-2012《純電動(dòng)乘用車(chē)技術(shù)條件》中“4.5.1 30 min最高車(chē)速”［1］規(guī)定不低于80 km/h。只有高于此速度才能稱(chēng)為純電動(dòng)乘用車(chē)，俗稱(chēng)高速電動(dòng)汽車(chē)，才能享受補(bǔ)貼。筆者所從事開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)為最高時(shí)速為120km/h，屬于高速電動(dòng)汽車(chē)。

1　電動(dòng)汽車(chē)用DC/DC變換器

DC/DC變換器根據(jù)變換的電壓值的不同，有多重用途，如圖1所示。直流穩(wěn)壓器：把直流9 V變換成直流12 V，它的用途在于穩(wěn)壓；高壓功率變換器：把直流200～400 V變換成380 V，它的用途多用于電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電源系統(tǒng)；DCL：把直流250～400 V變換成低壓14 V或28 V左右，為整車(chē)低壓電器和高壓控制單元供電。

圖1　DC/DC變換器分類(lèi)

1.1DCL存在的必要性

大家都知道電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)沒(méi)有低壓發(fā)電機(jī)了，而整車(chē)絕大多數(shù)用電器還是14 V電系（如前照燈）。假如只消耗車(chē)上的12 V鉛酸蓄電池（在DCL工作前為控制器提供工作電源），是支撐不了多久的。這就需要有把動(dòng)力電池（例如鋰電池）的高壓電變換成低壓電的器件，以給整車(chē)低壓用電器提供電源，這就是DCL。

1.2DCL的標(biāo)準(zhǔn)

目前沒(méi)有一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)DCL的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在GB/T 24347—2009《電動(dòng)汽車(chē)DC/DC變換器》中的適用范圍內(nèi)提到了DCL的內(nèi)容。原文摘錄：“本標(biāo)準(zhǔn)適用于電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電源系統(tǒng)用DC/DC變換器。附件和控制系統(tǒng)低壓（12 V、24 V）電源系統(tǒng)使用的DC/DC變換器可參照本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容?！保?］由此可見(jiàn)DCL可以參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

在GB/T 24347—2009標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩個(gè)重要的參數(shù)：額定功率和峰值功率。額定功率同行業(yè)理解，不再摘錄。其中對(duì)峰值輸出功率是這樣描述的：“5.11峰值輸出功率及持續(xù)時(shí)間DC/DC變換器的過(guò)載輸出功率不小于其額定功率的1.2倍。...峰值持續(xù)運(yùn)行時(shí)間，應(yīng)不小于6min?！保?］

但在筆者的開(kāi)發(fā)實(shí)踐當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)DCL按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)有諸多問(wèn)題，下面結(jié)合DCL的工作模式來(lái)一一論述。

2　電動(dòng)汽車(chē)的低壓供電

展開(kāi)論述前，先介紹傳統(tǒng)汽車(chē)的整車(chē)供電系統(tǒng)。傳統(tǒng)汽車(chē)的供電系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)和蓄電池組成。如圖2所示。

圖2　傳統(tǒng)汽車(chē)的供電系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，給整車(chē)用電設(shè)備提供電源。當(dāng)突然有大的電流需求，例如電子冷卻風(fēng)扇突然啟動(dòng)、電子助力轉(zhuǎn)向（EPS）突然轉(zhuǎn)向，疊加上整車(chē)用電，會(huì)造成發(fā)電機(jī)輸出電流不足，此時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出電壓下降，蓄電池放電，補(bǔ)充發(fā)電機(jī)的能力不足。當(dāng)用電量小的時(shí)候，發(fā)電機(jī)可以一邊給整車(chē)供電，一邊給蓄電池充電。

電動(dòng)汽車(chē)的低壓用電器的用電模式基本沒(méi)有變化，但由DCL取代了發(fā)電機(jī)。DCL負(fù)責(zé)把高壓直流電轉(zhuǎn)換成14 V直流電供全車(chē)低壓電器使用。假如突然有大的電流需求，此時(shí)DCL的輸出模式顯得至關(guān)重要。

2.1恒壓模式

簡(jiǎn)單理解為輸出電壓恒定，輸出電流可變。這也是GB/T 24347推薦的工作模式之一。按GB/T 24347的要求，峰值輸出功率要求為不小于額定的1.2倍且要求持續(xù)6min。但這個(gè)模式有很多問(wèn)題，最突出的問(wèn)題如下。

1）筆者在主機(jī)廠主管DCL的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在車(chē)輛實(shí)際使用中，電子風(fēng)扇突然啟動(dòng)時(shí)電流會(huì)增大3～5倍。EPS突然轉(zhuǎn)向時(shí)電流會(huì)增大10倍以上！那么整車(chē)突然疊加大功率需求時(shí)絕對(duì)不止1.2倍，瞬間最高可達(dá)1.8倍！這個(gè)沖擊造成的后果就是DCL過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)，DCL停止工作，一段時(shí)間后整車(chē)有停駛的風(fēng)險(xiǎn)。如果要避免這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，恒壓模式下只有增大峰值輸出功率，那么額定功率也被動(dòng)增加。因此DCL的硬件成本上升。

2）很多DCL供應(yīng)商都表示：如果做到峰值功率為額定的1.2倍且能持續(xù)輸出6 min，那么這個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際輸出能力必須覆蓋1.2倍的輸出，也就是說(shuō)產(chǎn)品實(shí)際的額定功率達(dá)到峰值功率的水平。顯而易見(jiàn)，這個(gè)峰值功率的規(guī)定實(shí)際上造成了供應(yīng)商成本上升。

2.2恒流模式

簡(jiǎn)單理解為輸出電流恒定，輸出電壓可變。這也是GB/T 24347推薦的工作模式之一，很顯然這個(gè)模式不符合整車(chē)低壓用電器要求輸入電壓穩(wěn)定、輸入電流隨需求而變的要求，不是DCL選擇模式，在這里不再討論。

2.3恒壓-恒流模式

額定功率之內(nèi)的輸出保持電壓恒定模式，輸出電流可變。超出額定功率需求時(shí)，切換成輸出電流恒定、輸出電壓降低的模式。GB/T 24347沒(méi)有提到這個(gè)工作模式。

筆者開(kāi)發(fā)的DCL使用了這個(gè)工作模式。在DCL的額定功率范圍內(nèi)，輸出電壓14 V，輸出電流隨負(fù)載的需求而變化。當(dāng)有大的功率需求出現(xiàn)（例如電子風(fēng)扇啟動(dòng)和EPS突然轉(zhuǎn)向）時(shí)，電流需求迅速突破額定功率，DCL隨即切換成恒流模式，即維持輸出電流不變，輸出電壓下降。當(dāng)電壓下降到蓄電池電壓時(shí)，蓄電池參與放電，補(bǔ)充DCL輸出能力的不足。當(dāng)峰值電流需求過(guò)去后，DCL的輸出跌落到額定功率內(nèi)，那么DCL再切換到恒壓模式，維持14 V輸出不變。給整車(chē)供電的同時(shí)，也給蓄電池補(bǔ)充電。

不難看出，DCL的這種工作模式實(shí)際上是在模仿傳統(tǒng)汽車(chē)發(fā)電機(jī)。很明顯，使用恒壓-恒流模式設(shè)計(jì)DCL時(shí)，可以不用考慮整車(chē)疊加的峰值電流需求，硬件上可以只考慮額定的用電需求即可。從而降低DCL硬件成本。

3　結(jié)束語(yǔ)

筆者曾對(duì)比過(guò)市場(chǎng)上正在銷(xiāo)售的電動(dòng)汽車(chē)，發(fā)現(xiàn)很多車(chē)的DCL額定功率選擇都比較大，原因出在DCL工作模式是恒壓模式上。也有幾種汽車(chē)的DCL是使用恒壓-恒流模式，但它們的DCL額定功率也選擇偏大。這是為什么呢？筆者經(jīng)過(guò)多方途徑了解到，其實(shí)它們DCL的恒壓-恒流模式做的不夠徹底（其中包括國(guó)際品牌），模式切換不夠快，過(guò)流保護(hù)功能還是會(huì)被觸發(fā)，所以額定功率選大些以策安全。是否有其它原因不得而知。

筆者開(kāi)發(fā)的DCL已經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和跑車(chē)試驗(yàn)，現(xiàn)在已經(jīng)批量裝車(chē)、上市。

參考文獻(xiàn)：

［1］GB/T 28382—2012，純電動(dòng)乘用車(chē)技術(shù)條件［S］.

［2］GB/T 24347—2009，電動(dòng)汽車(chē)DC/DC變換器［S］.

（編輯心翔）

On Practical Application Issues with DC/DC Convertor of GB/T 24347 Electric Vehicle

ZHANG Ming-sen
（Commercial Vehicle Technical Centre of SAIC Motor Co.，Ltd.，Shanghai 200438，China）

Abstract：This paper briefly introduces the basic concept of electric vehicle DC/DC convertor.Based on the work mode practical application of the author-developed DC/DC convertor on high-speed electric vehicle，and compared with the work mode that is suggested by GB/T 24347-2009，the article points out pros and cons of different work mode.

Key words：electric vehicle；DC/DC convertor；GB/T 24347；work mode

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-8639（2016）06-0011-02

收稿日期：2016-01-05；修回日期：2016-01-13

作者簡(jiǎn)介：張明森（1973-），男，工程師，長(zhǎng)期從事汽車(chē)電源系統(tǒng)工作，著有多篇論文。