實現混合動力汽車高品質驅動的DC-DC轉換器

實現混合動力汽車高品質驅動的DC-DC轉換器

傳統內燃機汽車的燃油消耗和排放污染逐漸成為人們最為關注的問題，使用電動汽車可以實現低能耗、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內燃機汽車相比。在這種情形下，融合內燃機汽車和純電動汽車優點的混合動力汽車逐漸獲得人們的認可。目前，常用的混合動力汽車是將電機、電池等電力部件安裝到包含內燃機、變速器和燃油箱的傳統驅動系統中。為了保證這種結構混合動力汽車的安全性，多種國際標準（如ISO6469-3）對這種結構中涉及到電力部件的電壓、電阻等進行了規定，但這也限制了混合動力汽車性能的發揮。為滿足對混合動力汽車品質的需求，利用直流-直流（DC-DC）轉換器對混合動力汽車現有驅動系統進行優化，在不違反相關法規、標準的前提下，充分發揮混合動力電動汽車的潛能。

DC-DC轉換器是混合動力汽車中重要的能量轉換器。其主要有3種拓撲結構：①升壓DCDC轉換器，輸出電壓高于輸入電壓；②降壓DC-DC轉換器，輸出電壓低于輸入電壓；③降壓-升壓DC-DC轉換器，輸出電壓可以高于或低于輸入電壓。為了對這3種拓撲結構DC-DC轉換器進行比較，選取了瑞士BRUSA汽車電子公司生產的3種DC-DC轉換器，效率分別為98.9%、97%～99%和97%，功率質量比分別為7.1kW/kg、5.9kW/kg和3.2kW/kg。顯然，升壓DC-DC轉換器表現出顯著的優勢。因而，將升壓DCDC轉換器安裝在了電池與逆變器之間。混合動力汽車運行時，不需要改變電池電壓（即不需要改變電池負荷和荷電狀態），利用升壓DC-DC轉換器升壓后，傳輸到逆變器將直流電逆變為交流電，驅動電機行駛。在美國能源部橡樹嶺國家實驗室使用升壓DC-DC轉換器對豐田凱美瑞混合動力汽車進行改造，采用新歐洲標準駕駛循環（NEDC）對試驗車的性能進行測試。結果顯示，采用升壓DC-DC轉換器后，整車的驅動功率輸出增加了15%。

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

編譯：張振偉