在電動(dòng)汽車中，如何實(shí)現(xiàn)直流電源的高低電壓轉(zhuǎn)換?

前  言

在電動(dòng)汽車的復(fù)雜電氣系統(tǒng)中，直流電源的高低電壓轉(zhuǎn)換是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它對(duì)于車輛的性能、效率和安全性都有著至關(guān)重要的影響。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池電壓高達(dá)百伏，而車載電子設(shè)備大多都在12V左右，兩者之間如何進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換？

一、DC/DC變換器

實(shí)現(xiàn)直流電源高低電壓轉(zhuǎn)換的核心部件是直流-直流轉(zhuǎn)換器（DC-DC Converter）。這種轉(zhuǎn)換器采用了多種先進(jìn)的技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以滿足不同的電壓轉(zhuǎn)換需求。

DC/DC變換器指的是將某一直流電源電壓轉(zhuǎn)換成任意直流電壓的裝置，主要包含直流/直流降壓變換器和直流/直流升壓變換器兩種。

降壓型變換器常用于將高電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓。其工作原理是在開關(guān)導(dǎo)通期間，電流通過電感存儲(chǔ)能量；在開關(guān)斷開時(shí)，電感釋放能量，從而實(shí)現(xiàn)降壓輸出。這種轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，效率較高，適用于從高壓電池組向車輛的低電壓電子設(shè)備供電，如照明系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和各種控制器等。

升壓型變換器則相反，用于將低電壓提升至高電壓。在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電感儲(chǔ)能；開關(guān)斷開時(shí)，電感和輸入電源共同向輸出端提供能量，實(shí)現(xiàn)升壓。在電動(dòng)汽車中，它可用于將低電壓電池的能量提升至滿足電機(jī)驅(qū)動(dòng)等高電壓需求。

二、應(yīng)用場(chǎng)景

具體來說，DC/DC變換器在電動(dòng)汽車上主要有三種應(yīng)用場(chǎng)景。

①高低壓轉(zhuǎn)換場(chǎng)景。DC/DC變換器將動(dòng)力電池的高壓電(一般大于100V)轉(zhuǎn)換為低壓電(一般為12V)，為蓄電池以及車載電子設(shè)備(組合儀表、雨刮、音響、喇叭、車燈等)供電。

②12V電壓穩(wěn)壓器。由于車內(nèi)的低壓電器設(shè)較多，在不同的工況下的低壓功率需求差異很大，采用DC/DC變換器進(jìn)行穩(wěn)壓，以防止電壓波動(dòng)對(duì)元器件造成影響。例如，在汽車啟動(dòng)時(shí)，12V的蓄電池可能會(huì)瞬間跌落到6V,這時(shí)候需要使用DC/DC變換器進(jìn)行穩(wěn)壓，以免對(duì)其他部件造成干擾。另外，電動(dòng)汽車中控制動(dòng)力分配以及驅(qū)動(dòng)的核心單元，常使用DC/DC變換器來穩(wěn)壓，以提供整車系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

③高壓升壓器應(yīng)用場(chǎng)景。使用DC/DC高壓升壓器一方面能夠?qū)?dòng)力電池的電壓提升，將逆變器直流側(cè)的輸入電壓穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)較高的電壓值，能夠提高驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的效率，減少系統(tǒng)損耗:另一方面，通過控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反向的制動(dòng)電流，DC/DC變換器可以將動(dòng)能反向回饋到動(dòng)力電池中，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收。

在電動(dòng)汽車的實(shí)際應(yīng)用中，直流電源高低電壓轉(zhuǎn)換的效率至關(guān)重要。高效的轉(zhuǎn)換能夠減少能量損耗，延長車輛的續(xù)航里程。因此，選用高質(zhì)量的電子元件，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，以及采用良好的散熱措施，都是提高轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。

在電動(dòng)汽車中，通過合理選擇直流-直流轉(zhuǎn)換器的類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并采用先進(jìn)的控制策略，能夠有效地實(shí)現(xiàn)直流電源的高低電壓轉(zhuǎn)換，為電動(dòng)汽車的可靠運(yùn)行和性能提升提供有力支持。