電動汽車DC/DC變換器的技術(shù)要求、試驗方法

電動汽車DC-DC變換器?是一種將電池組的高電壓轉(zhuǎn)換為汽車電子設(shè)備所需低電壓的設(shè)備或系統(tǒng)。這種轉(zhuǎn)換是必要的，因為汽車的許多部件，如娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等，都需要低壓直流電才能正常工作，而電池組提供的是高壓直流電。因此，為了滿足這些設(shè)備的需求，需要使用DC-DC轉(zhuǎn)換器將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電。DC-DC轉(zhuǎn)換器在電動汽車中扮演著非常重要的角色，因為它能夠提供穩(wěn)定的低壓直流電，確保汽車的電子設(shè)備能夠正常工作。

在電動車輛的各種配置中，DC-DC轉(zhuǎn)換器將HV轉(zhuǎn)換為48V和12V，將48V轉(zhuǎn)換至12V。DC-DC轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵設(shè)計要求是損耗低、效率高、安全可靠、體積小和重量輕。

2. 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 24347-2021 電動汽車DC/DC變換器，規(guī)定了電動汽車DC/DC變換器的技術(shù)要求、試驗方法。

3. 電氣安全

(1)絕緣電阻測試

4.6.1絕緣電阻

DC/DC的絕緣電阻應(yīng)滿足以下要求，或者符合產(chǎn)品技術(shù)文件規(guī)定。

a)各獨立帶電電路與地(外殼)之間的絕緣電阻不小于10MΩ;

b)無電氣聯(lián)系的各電路之間的絕緣電阻不小于10MΩ。

5.7.1絕緣電阻試驗

在DC/DC未工作情況下，用絕緣電阻測試儀對DC/DC的絕緣電阻進(jìn)行測量，施加直流試驗電壓500V并維持穩(wěn)態(tài)值60s后確定絕緣電阻。

(2)耐壓測試

4.6.2 耐電壓性能

各獨立電路對地(外殼)之間、彼此無電氣連接的各電路之間的耐電壓性能應(yīng)符合表6的規(guī)定。耐電壓試驗持續(xù)時間為1min，無擊穿和電弧現(xiàn)象，漏電流限值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)文件規(guī)定。

5.7.2 耐電壓性能試驗

試驗過程中，DC/DC中同一獨立電路回路的端子應(yīng)短接。根據(jù)表6的耐壓值，將試驗電壓加載于：

a)接線端子和地(外殼)之間;

b)無電氣聯(lián)系的各電路之間。

加載過程中,施加的電壓應(yīng)在5s或5s以內(nèi)逐漸升高到規(guī)定值，使電壓不出現(xiàn)明顯的跳變。全值試驗電壓應(yīng)持續(xù)1min。

記錄試驗過程中漏電流的大小。

注：對有些因電磁場感應(yīng)等情況而導(dǎo)致高電壓進(jìn)入低壓電路的部件(如脈沖變壓器,互感器等)，可在實驗前予以隔離或拔除。

(3)接地連續(xù)性電阻測試

4.6.3 安全接地檢查

DC/DC中能觸及的可導(dǎo)電部分與外殼接地點處的電阻應(yīng)不大于0.1Ω。接地點應(yīng)有明顯的接地標(biāo)志。若無特定的接地點，應(yīng)在有代表性的位置設(shè)置接地標(biāo)志。

5.7.3 安全接地檢查試驗

用精度為1/1000Ω的萬用表(或其他具有相同功能和精度等級的儀器)測量DC/DC中能觸及的金屬部件與外殼接地點處的電阻。

4. 測試方案

綜合電氣安規(guī)測試PROFITEST PRIME AC，具備以下特色功能，符合GB/T 24347-2021相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于測試電動汽車DC-DC變換器的電氣安全測試。

200mA/25A保護(hù)和等電位測試，最小分辨率1mΩ

1000V絕緣電阻測試，2.5kV交流耐壓測試

泄露電流測試(直接法)，殘余(剩余)電壓測試

1000v電壓，頻率，相序測量

RCD跳閘時間/電流測試，絕緣監(jiān)控(IMD),殘余電流監(jiān)控(RCM)測試

為不同設(shè)備準(zhǔn)備單獨的測試序列，以便快速可靠地測試

通過藍(lán)牙/ USB傳輸測試數(shù)據(jù)到專業(yè)軟件生成自定義測試報告

雙向數(shù)據(jù)交換，連接條形碼掃描儀以及溫度和濕度傳感器某航天器設(shè)備需應(yīng)用一種輸入電壓28 V、輸出電壓130 V的隔離式DC—DC變換器，因為該設(shè)備的控制精度要求高，因此對DC—DC變換器的輸出噪聲有嚴(yán)格的要求。深入分析該設(shè)備系統(tǒng)的工作狀態(tài)，設(shè)計影響其正常工作干擾來自于DC—DC變換器的傳導(dǎo)干擾，分為差模傳導(dǎo)噪聲和共模傳導(dǎo)噪聲。

DC—DC變換器產(chǎn)生的干擾信號頻譜一般在30 MHz以下，屬于近場干擾。差模傳導(dǎo)噪聲中能量最大的一般為DC—DC變換器主開關(guān)頻率處的頻率分量，體現(xiàn)為輸出的電壓紋波;而共模傳導(dǎo)噪聲的頻率相對要高很多，主要由線路的寄生參數(shù)引起，體現(xiàn)為輸出的電壓尖峰。

通常DC—DC變換器輸出噪聲(包括電壓尖峰與紋波)為輸出電壓的1%，對于有特殊要求的DC—DC變換器，可以通過一些關(guān)鍵電路的設(shè)計來解決，如濾波電路、開關(guān)器件的緩沖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、有源濾波電路的設(shè)計、甚至采用軟開關(guān)技術(shù)等。

由于航天應(yīng)用的特殊要求，某些地面應(yīng)用的器件不能在空間應(yīng)用，例如容量比較大的鋁電解電容，由于不是密閉結(jié)構(gòu)，因此不能在空間低氣壓條件下應(yīng)用;而且空間應(yīng)用要考慮失效模式的影響(FMEA)，且不能存在單點失效故障，因此電容器要串并聯(lián)使用，這樣會減小電容器的有效容值，增大等效串聯(lián)電阻(ESR)和電路設(shè)計的難度。