在电动汽车中如何实现直流电源的高低电压转换

前言

在电动汽车的复杂电气系统中，直流电源的高低电压转换是一项关键技术，它对于车辆的性能、效率和安全性都有着至关重要的影响。电动汽车动力电池电压高达百伏，而车载电子设备大多都在12V左右，两者之间如何进行电压转换？

一、DC/DC变换器

实现直流电源高低电压转换的核心部件是直流-直流转换器（DC-DC Converter）。这种转换器采用了多种先进的技术和拓扑结构，以满足不同的电压转换需求。

DC/DC变换器指的是将某一直流电源电压转换成任意直流电压的装置，主要包含直流/直流降压变换器和直流/直流升压变换器两种。

降压型变换器常用于将高电压转换为较低电压。其工作原理是在开关导通期间，电流通过电感存储能量；在开关断开时，电感释放能量，从而实现降压输出。这种转换器结构相对简单，效率较高，适用于从高压电池组向车辆的低电压电子设备供电，如照明系统、娱乐系统和各种等。

升压型变换器则相反，用于将低电压提升至高电压。在开关导通时，电感储能；开关断开时，电感和输入电源共同向输出端提供能量，实现升压。在电动汽车中，它可用于将低电压电池的能量提升至满足电机驱动等高电压需求。

二、应用场景

具体来说，DC/DC变换器在电动汽车上主要有三种应用场景。

①高低压转换场景。DC/DC变换器将动力电池的高压电(一般大于100V)转换为低压电(一般为12V)，为蓄电池以及车载电子设备(组合仪表、雨刮、音响、喇叭、车灯等)供电。

②12V电压稳压器。由于车内的低压电器设较多，在不同的工况下的低压功率需求差异很大，采用DC/DC变换器进行稳压，以防止电压波动对元器件造成影响。例如，在汽车启动时，12V的蓄电池可能会瞬间跌落到6V,这时候需要使用DC/DC变换器进行稳压，以免对其他部件造成干扰。另外，电动汽车中控制动力分配以及驱动的核心单元，常使用DC/DC变换器来稳压，以提供整车系统的稳定可靠性。

③高压升压器应用场景。使用DC/DC高压升压器一方面能够将动力电池的电压提升，将逆变器直流侧的输入电压稳定在一个相对较高的电压值，能够提高驱动电动机的效率，减少系统损耗:另一方面，通过控制驱动电动机反向的制动电流，DC/DC变换器可以将动能反向回馈到动力电池中，实现制动能量回收。

在电动汽车的实际应用中，直流电源高低电压转换的效率至关重要。高效的转换能够减少能量损耗，延长车辆的续航里程。因此，选用高质量的电子元件，优化电路设计，以及采用良好的散热措施，都是提高转换效率的关键。

在电动汽车中，通过合理选择直流-直流转换器的类型和拓扑结构，并采用先进的控制策略，能够有效地实现直流电源的高低电压转换，为电动汽车的可靠运行和性能提升提供有力支持。