电动汽车驱动设计为什么离不开DC-DC变换器

目前电动汽车的研发正在逐渐走上正轨，其应用范围也正在逐步扩大。而在设计中可以看到，几乎所有的电动汽车驱动设计都离不开DC-DC变换器。那么，电动汽车的研发真的离不开DC-DC变换器这一元件的参与吗？究竟是什么原因让DC-DC变换器在驱动领域的任务变得如此重要呢？本文将会就这一问题展开探讨。

想要了解DC-DC变换器为什么在电动汽车驱动设计中如此重要，就必须充分了解燃料电池电动汽车的工作方式。下图图1所展示的是电动汽车的工作方式框图。

图1 燃料电池电动汽车工作方式框图

从图1所给出的基础框图中可以看到，在燃料电池的正常工作过程中，其能量输出需要经DC-DC变换器到DC-AC逆变器，由DC-AC驱动电机M。在制动工况下，M为发电机，回收制动能量。超级电容是一种大容量储能元件，工作方式为双向，即充电和放电工作方式，超级电容的充放电过程通过DC-DC装置的变换完成。在运行时，燃料电池提供汽车行驶中所需的额定功率。汽车起步、加速、爬坡等工况所需的瞬时峰值功率由超级电容补充提供。汽车制动时超级电容吸收制动功率。¼燃料电池给负载提供的功率有富余时，燃料电池根据超级电容的需要为其充电。

当电动汽车的燃料电池进行工作时，燃料需要连续通入电池体内并使电池放电。而车用燃料电池必须满足少维修、保养费用低、耐震性强、耐冲击性强、从低负荷到高负荷都能得到高效率等特点。因此，在实际测试中，一般燃料电池电特性曲线如图2所示。

图2 燃料电池电特性曲线

从上文中的介绍以及图2所给出的燃料电池电特性曲线图中我们可以看出，想要让电动汽车的燃料电池使用情况达到高效率、少维修的特点，就使得图1中所展示的燃料电池电动汽车系统必须采用DC-DC变换器。其原因可以总结为三点：首先，燃料电池特性软，必须经过DC-DC变换器改善其输出特性。DC-DC变换器不仅可使燃料电池的输出电压稳定，且通过DC-DC变换器升压或降压，可以满足DC/AC的电压等级配合要求。其次，燃料电池不能有回馈能量，使用DC-DC变换器可以满足燃料电池这方面的特性要求。最后，超级电容可以通过DC-DC吸收或释放负载在制动、加速状态时的能量。DC-DC变换器的使用极大地改善了燃料电池和整车的动力性能。