目前電動(dòng)汽車的研發(fā)正在逐漸走上正軌，其應(yīng)用范圍也正在逐步擴(kuò)大。而在設(shè)計(jì)中可以看到，幾乎所有的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)都離不開DC-DC變換器。那么，電動(dòng)汽車的研發(fā)真的離不開DC-DC變換器這一元件的參與嗎？究竟是什么原因讓DC-DC變換器在驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的任務(wù)變得如此重要呢？本文將會(huì)就這一問(wèn)題展開探討。

想要了解DC-DC變換器為什么在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中如此重要，就必須充分了解燃料電池電動(dòng)汽車的工作方式。下圖圖1所展示的是電動(dòng)汽車的工作方式框圖。

圖1 燃料電池電動(dòng)汽車工作方式框圖

從圖1所給出的基礎(chǔ)框圖中可以看到，在燃料電池的正常工作過(guò)程中，其能量輸出需要經(jīng)DC-DC變換器到DC-AC逆變器，由DC-AC驅(qū)動(dòng)電機(jī)M。在制動(dòng)工況下，M為發(fā)電機(jī)，回收制動(dòng)能量。超級(jí)電容是一種大容量?jī)?chǔ)能元件，工作方式為雙向，即充電和放電工作方式，超級(jí)電容的充放電過(guò)程通過(guò)DC-DC裝置的變換完成。在運(yùn)行時(shí)，燃料電池提供汽車行駛中所需的額定功率。汽車起步、加速、爬坡等工況所需的瞬時(shí)峰值功率由超級(jí)電容補(bǔ)充提供。汽車制動(dòng)時(shí)超級(jí)電容吸收制動(dòng)功率。?燃料電池給負(fù)載提供的功率有富余時(shí)，燃料電池根據(jù)超級(jí)電容的需要為其充電。

當(dāng)電動(dòng)汽車的燃料電池進(jìn)行工作時(shí)，燃料需要連續(xù)通入電池體內(nèi)并使電池放電。而車用燃料電池必須滿足少維修、保養(yǎng)費(fèi)用低、耐震性強(qiáng)、耐沖擊性強(qiáng)、從低負(fù)荷到高負(fù)荷都能得到高效率等特點(diǎn)。因此，在實(shí)際測(cè)試中，一般燃料電池電特性曲線如圖2所示。

圖2 燃料電池電特性曲線

從上文中的介紹以及圖2所給出的燃料電池電特性曲線圖中我們可以看出，想要讓電動(dòng)汽車的燃料電池使用情況達(dá)到高效率、少維修的特點(diǎn)，就使得圖1中所展示的燃料電池電動(dòng)汽車系統(tǒng)必須采用DC-DC變換器。其原因可以總結(jié)為三點(diǎn)：首先，燃料電池特性軟，必須經(jīng)過(guò)DC-DC變換器改善其輸出特性。DC-DC變換器不僅可使燃料電池的輸出電壓穩(wěn)定，且通過(guò)DC-DC變換器升壓或降壓，可以滿足DC/AC的電壓等級(jí)配合要求。其次，燃料電池不能有回饋能量，使用DC-DC變換器可以滿足燃料電池這方面的特性要求。最后，超級(jí)電容可以通過(guò)DC-DC吸收或釋放負(fù)載在制動(dòng)、加速狀態(tài)時(shí)的能量。DC-DC變換器的使用極大地改善了燃料電池和整車的動(dòng)力性能。