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燃料动力电池车用大功率DC/DC变换器电磁兼容

钜大LARGE  |  点击量:103次  |  2020年05月28日  

摘要
引言目前,燃料电池电动汽车(FCEV)成为我国汽车科技创新主攻方向。燃料电池电动汽车动力系统主要由燃料电池发动机,DC/DC变换器,蓄电池,电机控制器(变频器)及电机,整车控制器,数据采集系统及C

引言


目前,燃料动力电池电动汽车(FCEV)成为我国汽车科技创新主攻方向。燃料动力电池电动汽车动力系统重要由燃料动力电池发动机,DC/DC变换器,蓄电池,电机控制器(变频器)及电机,整车控制器,数据采集系统及CAN总线组成,如图1所示。其中DC/DC变换器可以对燃料动力电池的输出进行控制及能量的传递与转换,成为燃料动力电池电动汽车关键零部件之一。在燃料动力电池电动汽车运行过程中,DC/DC变换器所处的电磁环境十分复杂,各种形式的电磁干扰很多,严重影响了DC/DC变换器的正常运行。因此,研究FCEV用DC/DC变换器的电磁兼容性对DC/DC变换器乃至燃料动力电池电动汽车的可靠运行具有重要意义。


大功率DC/DC变换器重要干扰源及电磁兼容设计


FCEV用DC/DC变换器是大功率变换装置,其电磁兼容性在整个FCEV电磁环境中具有重要影响。FCEV用DC/DC变换器工作时对外界出现强大的电磁干扰,不仅对整个FCEV系统造成干扰,而且也会影响DC/DC变换器自身控制系统的正常工作。因此为了提高整个FCEV系统性能,必须对FCEV用DC/DC变换器的电磁兼容性进行研究,对其出现的电磁干扰(EMI)进行有效的抑制。


大功率DC/DC变换器重要干扰源


FCEV用DC/DC变换器的功率一般比较大,通常选择IGBT为功率开关管。功率开关管IGBT工作过程中出现高的du/dt和di/dt以及浪涌电流和尖峰电压[1],这是FCEV用大功率DC/DC变换器出现电磁干扰最根本的原因。另外功率开关管开通和关断瞬间,由于分布电感和分布电容的存在,电感电流容易发生高频振荡,这些因素都会出现强大的电磁干扰,这在FCEV用大功率DC/DC变换器中表现的尤为明显。这种电磁干扰严重影响整车控制器与CAN通信,导致CAN通讯频繁报错,无法正常通讯。CAN通讯受干扰后的传输波形如图2(a)所示。从图中可以明显看到,变换器开关噪音叠加在CAN通讯脉冲上,并且幅度很大。此外,严重的电磁干扰也会使大功率DC/DC变换器输出纹波过大,纹波过大直接影响大功率DC/DC变换器的性能[2]。图2(b)是用示波器采集到的变换器未经滤波处理的输出电压波形,从图中可以看到,输出电压上叠加了大量的开关噪音。


大功率DC/DC变换器电磁干扰的抑制措施


目前,抑制大功率DC/DC变换器电磁干扰的重要措施有减小干扰源的电磁干扰强度、切断电磁干扰传播途径、敏感元器件合理布局以及屏蔽和信号接地设计等。

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