1．目的及意义

1. 目的及意义

面对日益严峻的环境污染，人们寻找清洁环保的新能源脚步从未停歇。作为人们出行的代步工具，汽车越来越普及。传统汽车使用汽油作为燃料，这就引起了一列的问题，例如：环境污染、能源、社会等。因此，越来越多的学者将目光投向汽车行业，由此电动汽车行业得到了蓬勃的发展。为了加速我国电动汽车科技的成长，2012年第一季度末，我国科技部发布了电动汽车“十二五”规划，指出在“十二五”时期，国家科技打算将持续加大在财政上和政策上的力度来支持电动汽车科技的发展，来缩短与汽车工业强国之间的技术差距。另外，在世界经济增长疲软的背景下，发展电动汽车还可以为我国培育新的经济增长点和新兴产业。

由于电动汽车没有了传统内燃机车的发动机，因此给车载12V系统供电的交流发电机也不复存在，必须解决12V系统供电电源问题。电动汽车的能量来源是电池包，它为牵引电驱动系统提供 300-600V 的高压输入。同时增加一台直流 DC/DC 变换器，将电池包的高压转换成 12V 系统电压，给车载系统如车灯、音响、控制器、真空泵等三十多种设备提供电能。因为车上环境的特殊，通常对DC/DC变换器有非常苛刻的要求，例如：大功率、高效率、高功率密度、防尘防水、抗震、宽电压输入、电磁兼容好等，因此研究大功率辅助电源DC/DC变换器对电动汽车的研制有重大的理论和现实意义。所以设计一款高效、可靠、具有合理的保护电路和完善的控制算法的车载DC/DC 变换器对提升和电动汽车的性能具有重要的意义，是电动汽车稳定可靠运行的重要部件。

2.国内外发展现状

车载 DC/DC 变换器技术是以通用DC/DC电源为基础发展起来的。在科技发展过程中，人们一直在不断追求性能指标的提高，要求体积越来越小，转换效率越来越高（也即发热越来越小，从而可以提高功率和延长寿命）。

当前新能汽车上使用的 DC/DC 变换器大多是 12V 输出，对于这种输出电压多采用控制驱动 IC，例如 LTC3900 和 LTC3901，采用现有的 IC 驱动电路，更好控制同步整流电路，使转换效率也有所提高。ZVS、ZCS同步整流技术在输出电压12V或15V时效率最高，利用传输同样功率下高压小电流比低压大电流效率低的特性，将PWM 输出信号经过变压器传输到低压侧，在通过调节占空比再去驱动同步整流MOSFET,目的是使同步整流MOSFET 导通电阻足够小，驱动电荷足够小，这样就能提高转换效率。近年来，以同步整流部分效率最佳的复合式拓扑迅速发展，美国SynQor公司和美国半导体公司都是基于将同步整流MOSFET的占空比增加至 48%～50%，这时MOSFET 的耐压值只要为输出电压的2.5倍就以，从而避免当初级电压增大一倍，MOSFET的耐压值增加一倍的问题出现。

从车载 DC/DC技术发展来看，其主要有两种结构，一种是将车载DC/DC作为独立部件单独设计和结构封装，作为一个部件在电动车内布置和应用；另一种是与车载充电机或驱动电机控制器在结构上形成一体化设计，形成集成供货的模式，这种结构优点是总体积小，缺点是结构复杂，技术难度大。国内车载 DC/DC技术路线主要是独立封装和供货，这样便于为不同整车厂所使用，比较适合于我国目前纯电动汽车发展格局。国内车载DC/DC变换器研究虽然起步较晚，但发展比较迅速，功率等级目前大多在 1-2k W 左右，效率在90%上下之间，转换效率相较国外产品还有一定差距，同时重量和体积大，功率密度较低，水平有待提高，可靠性还缺少批量供货的检验和验证。

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2. 研究的基本内容与方案

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1.1 基本内容

汽车内有大量的12V低压电气负载（如灯、雨刮、车窗、收音机等），传统燃油汽车是通过发电机发电给12V蓄电池和低压电气负载供电的。电动汽车没有发电机，且其动力电池一般为高压（60V或300V等），所Ｗ需要一个DC/DC变换器把高压动力电池的电压转换成12V给低压蓄电池和车内低压电气设备供电。因为车上环境的特殊，通常对DC/DC变换器有非常苛刻的要求，例如：大功率、高效率、高功率密度、防尘防水、抗震、宽电压输入、电磁兼容好等，因此研究大功率辅助电源DC/DC变换器对电动汽车的研制有重大的理论和现实意义。

在软开关技术出现之前，DC/DC变换器普遍使用硬开关技术，硬开关技术具有器件较少、成本低和控制简单等特点而被广泛使用。随着人们对DC/DC变换器功率密度、效率、稳定性的要求越来越苛刻，硬开关方式已无法满足人们的实际需求。对于DC/DC变换器，一般采用PWM控制。采用硬开关方式时，电压和电流出现交替区，这就形成了开关器件的导通损耗。随着时代发展，DC/DC变换器一直在朝着体积小和重量轻的方向发展，这就要求通过提高开关频率来减小电感、变压器、电容等器件的体积。开关频率越高就意味着当变换器的使用时间越长，产生的开关损耗也就会越来越高，这就导致需要提供更大的散热器给变换器电路，这一矛盾严重的限制了DC/DC变换器的发展，因此研究相应的措施来减小开关器件导通和关断损耗刻不容缓。为了更好的解决开关损耗的问题，人们开始对软开关技术开展了进一步的研究。