摘要：在现代生活中，电动汽车的发展受到了人们的广泛关注。由于相关技术发展的不完善，现有的电动汽车还存在着一定的问题和不足。为了推动电动汽车的未来发展，需要对其中的双向交错式DC/DC变换器进行重新设计。本文通过分析双向交错式DC/DC变换器在电动汽车中的应用，研究了该变换器的技术需求。同时，本文结合时代技术发展的特点，对双向交错式DC/DC变换器中的电路设计和控制器设计进行了探讨。这些研究对电动汽车的发展和双向交错式DC/DC变换器的应用有着重要的意义，有很好的现实价值。
关键词：电动汽车；变换器；双向交错变换器
引言
近年来，电动汽车得到了长足的发展，正在逐渐走向大规模实用。进入新时代后，我国提出了节能减排的发展战略。电动汽车的发展也越来越受到人们的关注。由于电动汽车自身工作的需求，变换器在电动汽车中发挥着重要的作用。目前广泛应用在电动汽车中的是双向交错式DC/DC变换器。
在电动汽车应用的过程中，暴露出自身的一些问题。其中，双向交错式DC/DC变换器也暴露出效率偏低、电磁兼容性不足、成本偏高等问题。这些问题严重影响了双向交错式DC/DC变换器的应用。随着相关技术的发展，重新进行双向交错式DC/DC变换器的设计工作已经具有了一定的基础。为了满足电动汽车未来发展的需要，在现有技术的基础上推动双向交错式DC/DC变换器的创新设计成为了热门研究课题。
一、电动汽车与双向交错式DC/DC变换器
变换器是电动汽车正常工作的重要基础。由于相关技术发展的不完善，目前广泛应用在电动汽车中的双向交错式DC/DC变换器存在着一定的问题。本文通过分析双向交错式DC/DC变换器的应用价值，研究了该类变换器的技术要求。
1.1 双向交错式DC/DC变换器在电动汽车中的应用
电动汽车是指以车载电源作为动力，利用电机驱动车辆行驶，并符合道路交通、安全法规等各项要求的车辆。长期以来，电动汽车由于输出功率等问题，发展受到了比较大的限制。直到各项关键技术发展成熟后，随着节能减排理念的提出，电动汽车的发展再次受到了人们的关注。
在电动汽车应用的过程中，面临的最主要的问题是如何驱动电动机的工作。目前的电动汽车可以分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三类。纯电动汽车以蓄电池等作为电源，应用比较简单。但该类电动汽车储能比较小，使用成本浮动比较大。混合动力电动汽车则同时使用了内燃机和电动机。相比纯电动汽车储能大，但无法克服远距离行驶耗能严重的问题。因此，燃料电池电动汽车的发展前景最为人们看好。
在燃料电池电动汽车应用中，如何将燃料电池的电流转换为电机可以使用的电流是最为关键的技术。双向交错式DC/DC变换器的应用便是为了解决这一问题。该变换器可以将燃料电池产生的电压等进行转换，满足电动机的使用需求。通过应用DC/DC变换器，可以有效克服燃料电池动态输出功率不稳定的问题，提高整个输出系统的工作效率。
1.2 双向交错式DC/DC变换器的技术要求
双向交错式DC/DC变换器的应用对燃料电动汽车的应用和发展有着重要的意义。目前对该类变换器的主要技术要求包括：
（1）变换器的输出功率需要保持稳定。电动机是驱动电动汽车的基础。电动机的工作功率完全取决于变换器的输出功率。因此，如果无法保证稳定的功率输出，会严重影响到电动汽车的驾驶。
（2）变换器应具有比较高的电磁兼容性。电动机的工作原理与电、磁有比较大的关联度。在电磁环境下，变换器可能会发生工作故障，进而影响到整个系统的使用。
（3）应进一步降低变换器的成本。目前限制电动汽车应用的一大因素是电动汽车的应用成本。其中，变换器作为电动汽车的重要组成部分，如果能够有效降低其成本，将有利于电动汽车的进一步发展。
二、电动汽车中双向交错式DC/DC变换器的设计
为了推动电动汽车中双向交错式DC/DC变换器的创新发展，本文通过分析多方资料，在现有技术的基础上，对DC/DC变换器的电路设计和控制器设计进行了探讨。
2.1 DC/DC变换器电路的设计
双向交错式DC/DC变换器的创新设计重点在于电路的设计。在该类变换器中，一般存在两种不同的工作模式。当储能端（燃料电池）的能量充足的时候，可以通过变换器将低电压的储能端电源输送到输出端，转换成高电压的稳定直流电压。如果输出端的能量处于富余状态，则可通过变换器转回到储能端储存起来。两种工作模式的切换也有利于电动汽车能源的高效率利用。
为了满足上述工作要求，本文在变换器电路设计中，采用了交错并联的工作方式。这种工作方式可以在满足上述技术要求的同时，有效降低变换器电路自身的能量消耗，可以节约一定的能源。为了消除这种工作方式产生的波纹电流，本设计中应用了波纹互消原理，如图1所示：
图1 变换器电路设计示意图
经过分析，这种变换器电路可以满足电动汽车的工作需求，并有效克服传统变换器电路在动态响应方面的缺陷。
2.2 DC/DC变换器控制器的设计
变换器控制器的设计是本设计的另一项重点。考虑到电动机的工作特点，变换器不仅需要能够实现双向电能输出的功能，而且还需要维持电能输出功率的稳定性。因此，变换器的控制器不仅需要能够实现对输入端和输出端电能的判断比较，而且需要其能够自主切换工作模式。在此过程中，还需要保持变换器输出功率的稳定，确保电动机不会由于功率不足等影响到车辆的行驶。以此理念为基础，本文进行了控制器设计，如图2所示：
图2 变换器控制器框图
在这种控制器中，工作系统能够通过对输入端和输出端电能的比较，判断出变换器应该处于何种工作模式。本设计中的控制器一共可以提供四种不同的工作模式，可以满足不同情况下的使用。
结束语
电动汽车在未来社会经济发展中扮演着重要的角色。为了推动电动汽车的发展，本文通过分析双向交错式DC/DC变换器在电动汽车中的应用，研究了其技术要求。同时，本文结合时代技术发展的特点，对双向交错式DC/DC变换器的电路设计和控制器设计进行了探讨。这些研究对电动汽车的应用发展有很好的帮助。
参考文献
[1]封焯文，粟梅，孙尧等.用于电动汽车的双向交错式DC/DC变换器的设计[J].电力电子技术，2010.
[2]王鑫晨.车载交错并联双向DC/DC变换器模糊滑模控制研究[D].南京师范大学，2018.
[3]谢春.交错并联双向DC/DC变换器研究与设计[D].杭州电子科技大学，2018.
论文作者:张建洲1,陈晨2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：变换器论文; 电动汽车论文; 双向论文; 工作论文; 电动机论文; 控制器论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第6期论文;