电动汽车 DC/DC 全解析:原理、用途与电路构成
在电动汽车的复杂体系中,DC/DC 转换器虽体积不大,却扮演着举足轻重的角色。它如同电动汽车的 “能量枢纽”,默默维系着各系统的稳定运行。接下来,我们将开启电动汽车 DC/DC 知识的全面汇总之旅,深入了解其原理、用途和电路构成。
在电动汽车中,所有设备都依靠电力来工作。行车用马达等依靠大型、高电压的锂离子电池的电力来运转,而其他大量车载设备,如 ECU、摄像头、车灯等,则依靠低电压的铅酸电池的电力来工作。由于铅酸电池如果不充电就会没电,所以需要从锂离子电池获取电量。其中,将高电压直流电转换为低电压直流电的设备就是 DC/DC 转换器。通过这种电压转换,电动汽车的各种车载设备就能在适当的电压下正常工作。
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高电压的用途:为了使行车用马达正常工作,需要高电压。因为马达需要大功率,如果试图让它在低电压下工作,就会产生大电流,这会导致电路内的损耗增加,转换效率变差。为了提高效率,通常需要使用高电压(400V 以上)来抑制电流。例如,在一些高性能的电动汽车中,采用更高的电压平台可以使马达更高效地运行,减少能量损耗,从而提高车辆的续航里程。
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低电压的用途:低电压主要用于与行车马达相关的设备以外的设备,如车内的各种设备和前灯等。此外,即使是高电压的设备,其内部的控制电路也在低电压下工作。因此,从高电压转换为低电压的 DC/DC 转换器是必不可少的。
早期的汽车以手动方式启动发动机,后来开发出了利用起动马达启动的机构。为了驱动该起动马达,安装了铅酸电池。现在,轿车上使用的是由 6 个铅酸电池单体组合而成的 12V 的电池组(各电池单体约为 2.1V)。但是,卡车上发动机的起动马达采用了大型马达,因此通常使用 24V 的电池组(12V 电池 ×2 个)。这是根据不同车辆的需求和设备功率来选择合适的低电压电源。
DC/DC 转换器的总体构成较为复杂,包含多个关键部分:
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电压检测(输入侧):测量来自锂离子电池的输入电压,确保输入电压在合适的范围内,为后续的转换提供准确的电压数据。
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噪声滤波器(输入侧):使用电容器和线圈去除输入电压中的噪声,保证输入信号的纯净度,避免噪声对后续电路的干扰。
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电压转换电路:通过绝缘型变压器和 FET 等开关来实现电压的转换,将高电压转换为低电压。这是 DC/DC 转换器的部分,其性能直接影响到转换效率和输出电压的稳定性。
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噪声滤波器(输出侧):使用电容器和线圈来去除输出电压中的噪声,确保输出的低电压信号纯净、稳定,满足车载设备的使用要求。
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电压检测(输出侧):测量输出电压,实时监控输出电压的大小,以便及时调整转换电路,保证输出电压的准确性。
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控制电路:控制转换电路等,根据输入和输出电压的情况,对转换电路进行控制,实现稳定的电压转换。
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DC/DC 转换器:向控制电路供给电源,为控制电路提供稳定的工作电压,确保其正常运行。
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通信电路:与外部的通信电路进行数据交互,实现与其他系统的协同工作,例如与车辆的电子控制系统进行通信,反馈 DC/DC 转换器的工作状态。
综上所述,DC/DC 转换器在电动汽车中起着至关重要的作用,它不仅实现了高电压到低电压的转换,保证了各种车载设备的正常运行,而且其复杂的电路构成也确保了转换过程的高效、稳定和可靠。随着电动汽车技术的不断发展,DC/DC 转换器的性能也将不断提升,为电动汽车的发展提供更有力的支持。