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【电动汽车拆解】DC-DC转换器(五):保留铅蓄电池

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2010年12月29日 来源:技术在线 作者:近藤朋之

中心议题:
    * 保留铅蓄电池

混合动力车和电动汽车按说也能省去铅蓄电池,但实际上还是保留了铅蓄电池(图6)。Insight也保留了铅蓄电池。这样做有两大原因。一是保留铅蓄电池更能够降低整个车辆的成本。二是确保电源的冗余度。

图6:包括DC-DC转换器的混合动力车系统构成现在的DC-DC转换器为单向电流,而今后有可能变成双向。有些车型还追加DC/AC输出端及升压转换器等转换器部件。

铅蓄电池能在短时间内向空调、雨刷及车灯等释放大电流。如果省去铅蓄电池而将充电电池的电力用于補机类、空调及雨刷等,DC-DC转换器的尺寸势必就要增大,从而使整体成本增加。铅蓄电池便宜,因此目前将铅蓄电池置换成充电电池还没有成本上的优势。

二是铅蓄电池还有确保向補机类供电的冗余度的作用。DC-DC转换器出现故障停止供电时,如果没有铅蓄电池,補机类就会立即停止运行。夜间车灯不亮,雨天雨刷停止运行等,就会影响驾驶。如果有铅蓄电池,便能够将汽车就近开到家里或者工厂。

今后DC-DC转换器功能改进的方向之一是双向化。现在使用的DC-DC转换器只是单向改变电压。现在也存在要求双向的需求。当充电电池的电力不足时,便可将铅蓄电池的电力输入充电电池,以备紧急之需。双向化是今后将继续探讨的课题,这也是确保冗余度的方法。

TDK分代开发了DC-DC转换器基本电路(平台)(图7)。其中包括2001年开始量产的“GEN3”(第3代)、2005年量产的“GEN4” (第4代)、2008年量产的“GEN4.5”(第4.5代)。现在正在开发的是“GEN5”(第5代)。根据基本电路,制成符合各汽车公司要求的产品。

图7:DC-DC转换器的发展蓝图公布了该公司2001年以来的产品。DC-DC转换器不断小型·轻量化,效率不断提高。

DC-DC转换器不同的代规定了变压器的种类及DC-DC转换器电路的基本构造。水冷/空冷、端子位置,主体形状等根据采用车型进行设计。基本构造以严酷环境下的空冷为前提设计。

按产品来看,转换效率由第2代到第5代一直在提高(图8)。电流为10A时,转换效率分别为约84%(第2代)、约86%(第4代)、约89%(第4.5代)。电流为70A时,转换效率由约86%(第2代)提高到约88%(第4.5代)。预计下一代第5代将超过90%。

图8:DC-DC转换器的效率效率逐代进化。最新一代GEN4.5的转换效率为90%左右。下一代将超过90%。