文 献 综 述

1. 课题的背景与意义

随着能源、环保等问题的日益突出，电动汽车成为近年来发展迅速的 种新型汽车，是21世纪最具有发展前途的绿色清洁汽车。电动汽车是用电池替代传统的汽油作为车载能源的，然而在现有的技术条件下，动力电池的性能是电动汽车发展的主要瓶颈。双向DC／DC变换器可以优化电动机控制、提高电动汽车整体的效率和性能。电动汽车的电动机是典型的有源负载，电动机根据驾驶员的不同指令既可以工作在电动状态又可以工作在再生发电状态，既可以吸收电池组电能将其转换成机械能输出也可以将机械能转换成电能反馈绘电池组。由于电动汽车中的电动机的转速范围很宽，行驶过程中频繁加速、减速，而且在电动汽车运行过程中蓄电池电压的变化范围也是很大的，在这样的条件下如果用蓄电池组直接驱动电动机运转，会造成电动机驱动性能的恶化，使用直流/直流(DC/DC)变换器可以将蓄电池组的电压在一定的负载范围内稳定在一个相对较高的电压值，从而可以明显提高电动机的驱动性能。另一方面，DC/DC变换器又可以将电动机制动刹车时由机械能转化而来的电能回馈给蓄电池组，以可控的方式对蓄电池组进行充电，这对于电池电动汽车有着非常重要的意义，尤其是在电动汽车需要较频繁的启动和制动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶里程大大增加。电动汽车采用DC/DC变换器可以优化电动机控制、提商电动汽车整体的效率和性能，同时还可以避免出现反向制动无法控制和变换器输出端出现浪涌电压的不利情况。

2. 课题的国内外研究现状的介绍以及应用

同单向do/dc变换器相似，双向do/dc变换器也有隔离型和非隔离型拓扑分别。推挽式，正激式，反激式，半桥以及全桥等为隔离型do/dc变换器，buck/boost，双向cuk，双向半桥和双向sepic变换器等为非隔离型变换器。随着电动汽车相关技术的飞速发展，电动汽车用双向do/dc变换器的研究越来越受到科研工作者的重视，近年来国内外学者在研究其传统拓扑的基础上，也提出了一些新的拓扑结构，比如美国德克萨斯大学电气工程学院的Babak Fahimi教授研究出了一种移相控制的双向多层次do/dc变换器，主拓扑用了四个mosfet组成的类似半桥结构的电路，提高了变换器的整体效率，但是所用的电容比较多，成本稍高。国内台湾国立云林科大电气工程系B.R.Lin教授给出了一种结构不对称的采用脉宽调制技术的do/dc变换器，主电路包括滤波电感，隔离变压器以及四个mosfet等元器件，研究小组利用改进的半桥结构，在提升效率的同时较少了电容的数量，从而降低了成本。电动汽车用双向do/dc变换器在拓扑方面取得丰硕进展的同时，在高频化技术上也取得了突破性进展，在开关电源上国内外学者已经研究出上百兆赫兹的成品，国内的双向do/dc变化器的开关频率也可以达到几十千赫兹的数量级，随着软开关技术的发展，do/dc变换器的功率密度等到了极大的提升，根据报道，美国vicor公司已经制造出了多种功率密度达6.2W/cm3,10 W/cm3,19 W/cm3do/dc变换器，日本的nemic公司也推出了自主的高频电源模块，开关频率可达300KHZ.
由上可知，电动汽车用do/dc变换器正向着高效率化，高频化，轻型化，多向化，集成化等方向发展，新型电力电子器件以及电力电子技术的运用必定会给车用do/dc变换器一个无限充满希望的前景.

3. 电动汽车上双向DC/DC变换器的设计课题应用前景

电动汽车中的电动机是典型的有源负载，电动机根据驾驶的不同指令既可 以工作在电动状态又可以工作在再生发电状态，既可以吸收电池组电能将其转换成机械能输出，也可以将机械能转换成电能反馈绘电池组。由于电动汽车中的电动机的转速范围很宽，行驶过程中频繁加速、减速，而且在电动汽车运行过程中蓄电池电压的变化范围也是很大的，在这样的条件下如果用蓄电池组直接驱动电动机运转，会造成电动机驱动性能的恶化，使用直流/直流（DC/DC）变换器可以将蓄电池组的电压在一定的负载范围内稳定在一个相对较高的电压值，从而可以明显提高电动机的驱动性能。另一方面，DC／DC变换器又可以将电动机制动刹车时由机械能转化而来的电能回馈给蓄电池组，以可控的方式对蓄电池组进行充电，这对于电池电动汽车有着非常重要的意义，尤其是在电动汽车需要较频繁 的启动和制动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶里程大大增加。电动汽车采用DC/DC变换器可以优化电动机控制、提高电动汽车整体的效率和性能，同时还可以避免出现反向制动无法控制和变换器输出端出现浪涌电压的不利情况。目前，大多数DC／DC变换器是单向工作的，即通过变换器的能量流动的方向只能是单向的。然而。对于需要能量双向流动的场合，例如超容量电容器在电动汽车中的应用,如果仍然使用单向DC/DC变换器，则需要将两个单向DC/DC变换器反方向并联使用，这样的做法虽然可以达到能量双向流动的目的，但是总体电路会变得非常复杂，双向DC/DC变换器就是可以完成这种功能的窟流变换器，双向DC／DC变换器是指在保持交换器两端的直流电压极性不变的情况下，根据实际需要完成能力双向传输的直流变换器。双向DC/DC变换器可以非常方便地实现能量的双向传输，使用的电力电子器件数目少，具有效率高、体积小和成本低等优势。

参 考 文 献

[1] 陈全世,仇斌,谢起成.燃料电池电动汽车.清华大学出版社,2005.55~58