在“电-电”电力混合汽车(自行发电电动汽车、插电式电动汽车、燃料电池汽车)中,车载发电式电源(发动机-发电机组、燃料电池组等)与车载储能式电源(动力电池组和超级电容器等)在电动汽车需要(加速或爬坡)时同通过组成“电-电”电力耦合驱动电源,为电动汽车提供最大电能,通常采用双向升降压型DC/DC电能变换器。双向升降压型DC/DC电能变换器是不同的电源和动力总线之间的电能流通与组合的重要环节,要求有良好的升降压的功能和动态特性方面应控制电源(包括动力电池组、超级电容器、燃料电池等)放电时,彼此之间的“电-电”电力耦合系统的电力匹配,以达到电动机在不同行驶工况时的电能需求;另一方面可以利用不同发电电源和回馈电源(包括发动机-发电机发电的电源、燃料电池的电源、滑行或下坡转换的电源等电能),高效地为动力电池组、超级电容器等进行充电,并保证不发生过充或过放。 当车载储能式电源和车载发电式电源共同组成“电一电”电力耦合模式工作时,电能变换器起升压作用。当车载发电式电源有多余的电能时,或有制动反馈电能向车载储能式(动力电池组或超级电容器)充电时,电能变换器起降压作用。一般在电力总线与车载储能式电源之间,用双向升降压型DC/DC变换器,双向控制及调配车载电能输入的电流和输出的电流。 最简单的双向升降压DC/DC变换器的原边(输入边)是电容器C,电容器C后面串联两个栅极开关S1、S2与两个整流器D1、D2组成的两个 Mosfet功率开关,在原边电路上串联电感器L1,副边(输出边)电路上装有电感器L2。双向升降压DC/DC变换器的电路如图4-4所示。
栅极开关S1导通,S2截断,原边(输入边)的电容器处于放电状态,电流经过S1通向电力总线,双向升降压DC/DC变换器处于升压( boost)状态。在副边(输出边)一侧安装电感L2,可以减少进入动力总线的电流脉冲。升压时原边电容器的电压UBUS和副边的动力总线的电压USCAP的关系为
栅极开关S2导通,S1截断,副边(输出边)的动力总线的电流脉冲经过S2输入原边(输入边)的电容器中,电容器处于充电状态。双向升降压DC/DC变换器处于降压(buck)状态。在原边(输入边)一侧安装电感L1,可以减少进入电容器的电流脉冲。升压时原边电容器的电压UBUS和副边的动力总线的电压 USCAP的关系为
双向升降压DC/DC电能变换器的效率,受栅极开关导通和截断的时间以及各种辅助电器(包括电阻、电容和电感等)功率损耗的影响。所以,选用高质量、低电耗的元器件,可以有效地提高双向升降压DC/DC电能变换器的效率。
