實現(xiàn)混合動力汽車高品質(zhì)驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的燃油消耗和排放污染逐漸成為人們最為關(guān)注的問題，使用電動汽車可以實現(xiàn)低能耗、低排放。但是，電動汽車受其電池能量密度、壽命、價格等多方面的限制，使得其性價比無法與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比。在這種情形下，融合內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動汽車優(yōu)點的混合動力汽車逐漸獲得人們的認(rèn)可。目前，常用的混合動力汽車是將電機(jī)、電池等電力部件安裝到包含內(nèi)燃機(jī)、變速器和燃油箱的傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)中。為了保證這種結(jié)構(gòu)混合動力汽車的安全性，多種國際標(biāo)準(zhǔn)（如ISO6469-3）對這種結(jié)構(gòu)中涉及到電力部件的電壓、電阻等進(jìn)行了規(guī)定，但這也限制了混合動力汽車性能的發(fā)揮。為滿足對混合動力汽車品質(zhì)的需求，利用直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器對混合動力汽車現(xiàn)有驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在不違反相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的前提下，充分發(fā)揮混合動力電動汽車的潛能。

DC-DC轉(zhuǎn)換器是混合動力汽車中重要的能量轉(zhuǎn)換器。其主要有3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：①升壓DCDC轉(zhuǎn)換器，輸出電壓高于輸入電壓；②降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出電壓低于輸入電壓；③降壓-升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出電壓可以高于或低于輸入電壓。為了對這3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行比較，選取了瑞士BRUSA汽車電子公司生產(chǎn)的3種DC-DC轉(zhuǎn)換器，效率分別為98.9%、97%～99%和97%，功率質(zhì)量比分別為7.1kW/kg、5.9kW/kg和3.2kW/kg。顯然，升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。因而，將升壓DCDC轉(zhuǎn)換器安裝在了電池與逆變器之間?；旌蟿恿ζ囘\(yùn)行時，不需要改變電池電壓（即不需要改變電池負(fù)荷和荷電狀態(tài)），利用升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器升壓后，傳輸?shù)侥孀兤鲗⒅绷麟娔孀優(yōu)榻涣麟?，?qū)動電機(jī)行駛。在美國能源部橡樹嶺國家實驗室使用升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器對豐田凱美瑞混合動力汽車進(jìn)行改造，采用新歐洲標(biāo)準(zhǔn)駕駛循環(huán)（NEDC）對試驗車的性能進(jìn)行測試。結(jié)果顯示，采用升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器后，整車的驅(qū)動功率輸出增加了15%。

Quentin Werner et al.2016 18thEuropeanConference onPowerElectronicsand Applications,StuttgartSept. 05-09,2016.

編譯：張振偉