车载DC/DC转换器的应用.docx
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1、车我DC/DC转换器的应用无论是从2kW的铅酸电池来冷启动传统发动机,还是从40OkW以上的400V皿池让电动汽车在急速J模式下达到最面的性能,车辆的峰值功率都可能极高。任何电池的容量都有限制,因此大力开发功率我挽盗以提高效率、减少重量和尺寸,并枭用呈新的主昱佳技术逐步减少损耗,这物都吸引了众人的目光.汽乍电子产品当然还必须在严苛的环埴中可靠地工作,同时遵循国际和OEM特定的质量控制标准。通过布局、设计、制造确保产品的可靠性。车栽匹/DC转换器除主动力总成系统以外,车辆的功率转换级别有很多种:以12V至48V低压电源来说,辅助DC/I)C发电机和转换器可为无钥匙进入系统、高级驾班!员辅助系统I
2、)S)或信息娱乐系统提供低电压(图1)。而在更高的400Y系统中,电动汽车的电池管理系统(BMS)需要隔禹良好的内务管理电源。地基本的功率等级可能只有几瓦,但所采用的DC/DC转换器的效率应该与大功率传动系统的相同以保持低温和高可苑性。许多低功率转换器的工作环境跟功率转换器相似,需要应付温度大幅变化以及具备相同的抗冲击性和抗震能力.板级上的转换器通常没有传导冷却或强制冷却,经常处于密闭环境仅依靠对流来冷却。有趣的是,随着车辆中电子设备数量增加,低功率转换涔在汽车应用上的功能与IT、工业甚至商用转换器的功能越来越趋于致.例如,为CAN总线和以太网总线通信网络提供5V隔窗电源,为处理器、退和AS1
3、.C提供低于IY的电源,以及为IrI设备和娱乐系统提供12V的电源.以上都有要求要符合.随着开发出各种新型纯电动和混合动力汽车,设备设计人员正在寻找模块化DC/DC转换淞,使用预认证的方式加快上市速度,成本却不会比分立式设计来得高。作为DC/凶转换器历史悠久的制造商,RECOM正致力于这一市场。图1:汽车环境中的低功率DC/DC转换器车辆之电力电子环境模块化DC/DC转换器市场很广,包含J商用、工业甚至医疗。但是现成部件的输入电压范围通常不适合汽车应用。许多车辆类型中还是很常见12V和24V电池,电压的变化范用很广,最低可以从寒冷环境的冷启动到最裔的重负载高电压浪涌值。标准1.VI24(也称为
4、VW80000)设置12V标称铅酸电池系统的电平,而1.Y148适用于48V锂离了电池,这在中度混合电动乍(SHEV)中越来越常见(图2)除f连续重负教工作电压范围外,还有两个极性但能量较低的快速瞬态电压。15076372和ISo16750-2为适用于电源线的标准。图2:符合1.V124和1.VI48的车辆电压虽然标准的4:1电信转换器可应付大多数标称12V的输入电压,但只有专为汽车设计的乂/1)6产品才能满足所有12(9-36;)的电压变化。48V俾电池的电压范围有更严格的限制,因此206OV输入的3:1模块电源才适用于48V系统.汽车规格通常还包括反向电压保护以及快速逊瞬变抗扰度,因此在任
5、何情况下通常都需要外部保护或漉波他1.V标准还规定了各种压降、缓慢变化的电压条件以及频率范围为15HZ至200kHz,高达6V峰峰俏的慨加交流电压。而低功率转换器已经有集成可用的浊波和保护功能,可以为其他设省堪虫。电磁兼容性(迷)是汽车系统的关键要素,而DC/DC转换器为了效率采用开关模式,成为潜在的干扰源。符合C1.SPR-25的排放限制是常见的要求,除/标准M/DC模块的内置功能以外,通常还需要高频泄波。转换器还必须对规定的EM1.传导和辐射等级以及静电放电具备足够的抗扰性。制造商如RECOM是DC/DC转换器和ENC的滤波专家,提供符合各种EMC标准的谑端设计实例和演示板。汽车应用的环境
6、条件与其他领域大不相同,在某些情况下甚至可以比军规苛刻,很大一部分成本可能会花在冷却和防振装理上.工业级【兑/DC似乎最适合车用,工作温度通常在一40C至+85C或更高。工业环境相对恒定,而车辆的不同区域的温度会大幅变化,如在极寒的环境下启动后迅速从零卜变到高温,或太阳底卜的汽车在开冷气之后从高温降到低温。汽车的机械冲击和振动要求也很严苛,工业标准不足以满足要求。ISO16750-3是机械冲击、振动和其他条件(包括碎石轰击)的道路车辆标准,严重级别因应用不同而定。然而,该标准是以传统活塞发动机和随之产生的振动信号为基础,因此在某些方面可能不适用电动汽车.标准定义从一40C到应用的最高环境温度的
7、范围之内,在特定频率下加速时高为200m/s2,机械冲出适用所有的车辆类型。但是商用车变迷量的最严强情况是它可能持续Ims高达50.000m/s2(5.100g)电源转换器的AEC-Q测试用于关键应用(例如安全系统和发动机控制)的功率转换器通常是分立式设计,嵌入在其他心工设备中并由获得压力测试认证的器件组成。考虑使用DC/DC模块的时候,转换器通常需要进行特定的设计和测试才能满足汽车质量、电气、环境以及EMC的要求。汽申例了委员会m发布了电子应力测试规范的标准.AEC是由克莱斯初、福特和德科电子1990年代成立,制定J汽车业电子零件的质量和认证标准。AEC-Q采用了汽车工程师协会(SAE)和I
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