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转换器

翁德沃彭:

  • 介绍
  • 高压系统概述
  • 转换器的操作
  • 升压转换器

内嵌:
我们在混合动力和全电动汽车中找到了转换器。 转换器将高直流电压转换为低直流电压。 因此,我们将该组件称为 DC-DC 转换器。 来自 HV 电池的 200 至 600 伏高压(取决于车辆)在转换器中转换为 14 伏直流电,供车载电池使用。 车内外电气元件(如照明、收音机、门锁、电动车窗电机等)。 由该电池提供电压和电流。

该转换器作为其自身的高压组件内置于车辆中。 高压电缆的连接可以通过橙色塑料盖来识别。

该转换器包含两个线圈,线圈之间有一个软铁芯。 高电流流过线圈。 由于热量的产生,转换器连接到冷却系统。 循环的冷却剂吸收热量并将其传递到散热器。

高压系统概述:
HV 电池的高电压被发送到 逆变器 进行。 从直流到交流的转换在逆变器中进行(电压从直流电压转换为交流电压)。 高压电动机(同步或异步)通过该交流电压启动。

HV 电池还为 DC-DC 供电变流器 它将高压转换为 12 至 14 伏的板载电压。

下图示意性地显示了高压系统的组件。

高压概述。 作者:W.图尔普

转换器的操作:
该转换器安装在 HV 电池和 12 伏车载电池之间。 下图从左到右显示了组件:

  1. 12伏车载电池;
  2. 电容器(elco);
  3. 抑制线圈(过滤高频峰值);
  4. 二极管(整流器);
  5. 带有电隔离线圈的变压器;
  6. 带四个晶体管的 H 桥;
  7. 高压电池

通过线圈感应将高压传输至 14 伏。 低压和高压系统之间的连接是电隔离的:这意味着两个系统之间没有导电连接。

De 传入 线圈(N2,高压侧)在软铁芯中提供交变磁场。 这 传出 线圈(N1,14伏侧)处于交变磁场中。 这会造成紧张。

高压系统ECU开启晶体管T2和T3(见下图)。 因此,晶体管 T2 将 HV 电池的正极连接到初级线圈的底部。 电流通过线圈离开顶部并通过晶体管 T3 流回 HV 电池的负极。 

初级电流在变压器中产生磁场,从而在次级线圈中产生电压。 次级线圈中产生的磁场和电压低于初级线圈中的电压。 左侧电池和电容器使用约 14,4 伏的直流电压充电。

转换器、T2和T3导通。 作者:W.图尔普

变压器仅适用于交流电压。 由于电池仅提供直流电压,因此通过打开和关闭晶体管会产生变化的磁场。

因此,晶体管 T2 和 T3 关断,随后 T1 和 T4 立即导通。 初级线圈中的电流现在沿相反方向流动(从上到下)。 结果,在变压器中产生相反的磁场,并且因此在次级线圈中也产生相反的电压。 同样在这种情况下,电池和电容器的充电电压约为14,4伏。

转换器、T1和T4导通。 作者:W.图尔普

示例:

  • 交流输入:201,6 伏;
  • N1:210匝,R=27,095Ω;
  • N2:15匝,R=0,138Ω;
  • 绕组比(i)=N1:N2=210:15=14;
  • 交流输出 = 交流输入 : i = 201,6 : 14 = 14,4 伏;
  • P in = U^2 : R = 201,6^2 : 27,095 = 1500 瓦;
  • P out(无损)= U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 瓦;
  • 效率=90%;
  • P out(实际)= P out * 效率 = 1500 * 0,9 = 1350 瓦;
  • 电池电流 (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 安培。
带线圈的软铁芯。 作者:W.图尔普

升压转换器:
下图显示了系统概述,包括升压转换器和 逆变器 一辆丰田普锐斯。

201,6伏的电池电压在升压转换器中转换成650伏的直流电压。 使用一个线圈和两个 IGBT(晶体管)来产生感应电压。 电抗器线圈显示在升压转换器中电容器(左)与 IGBT T1 和 T2 之间。 通过连续驱动/不驱动晶体管,电抗器线圈中产生感应电压,导致电容器充电。
二极管确保充电电压升高直至电压达到 650 伏。

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