在電動汽車中，如何實現直流電源的高低電壓轉換?

前  言

在電動汽車的復雜電氣系統中，直流電源的高低電壓轉換是一項關鍵技術，它對于車輛的性能、效率和安全性都有著至關重要的影響。電動汽車動力電池電壓高達百伏，而車載電子設備大多都在12V左右，兩者之間如何進行電壓轉換？

一、DC/DC變換器

實現直流電源高低電壓轉換的核心部件是直流-直流轉換器（DC-DC Converter）。這種轉換器采用了多種先進的技術和拓撲結構，以滿足不同的電壓轉換需求。

DC/DC變換器指的是將某一直流電源電壓轉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換為較低電壓。其工作原理是在開關導通期間，電流通過電感存儲能量；在開關斷開時，電感釋放能量，從而實現降壓輸出。這種轉換器結構相對簡單，效率較高，適用于從高壓電池組向車輛的低電壓電子設備供電，如照明系統、娛樂系統和各種控制器等。

升壓型變換器則相反，用于將低電壓提升至高電壓。在開關導通時，電感儲能；開關斷開時，電感和輸入電源共同向輸出端提供能量，實現升壓。在電動汽車中，它可用于將低電壓電池的能量提升至滿足電機驅動等高電壓需求。

二、應用場景

具體來說，DC/DC變換器在電動汽車上主要有三種應用場景。

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

②12V電壓穩壓器。由于車內的低壓電器設較多，在不同的工況下的低壓功率需求差異很大，采用DC/DC變換器進行穩壓，以防止電壓波動對元器件造成影響。例如，在汽車啟動時，12V的蓄電池可能會瞬間跌落到6V,這時候需要使用DC/DC變換器進行穩壓，以免對其他部件造成干擾。另外，電動汽車中控制動力分配以及驅動的核心單元，常使用DC/DC變換器來穩壓，以提供整車系統的穩定可靠性。

③高壓升壓器應用場景。使用DC/DC高壓升壓器一方面能夠將動力電池的電壓提升，將逆變器直流側的輸入電壓穩定在一個相對較高的電壓值，能夠提高驅動電動機的效率，減少系統損耗:另一方面，通過控制驅動電動機反向的制動電流，DC/DC變換器可以將動能反向回饋到動力電池中，實現制動能量回收。

在電動汽車的實際應用中，直流電源高低電壓轉換的效率至關重要。高效的轉換能夠減少能量損耗，延長車輛的續航里程。因此，選用高質量的電子元件，優化電路設計，以及采用良好的散熱措施，都是提高轉換效率的關鍵。

在電動汽車中，通過合理選擇直流-直流轉換器的類型和拓撲結構，并采用先進的控制策略，能夠有效地實現直流電源的高低電壓轉換，為電動汽車的可靠運行和性能提升提供有力支持。