在電動汽車的電氣架構中，DCDC轉換器（直流-直流轉換器）是一個至關重要的部件，負責協調高壓動力電池（通常300V~800V）與低壓電氣系統（12V/24V）之間的能量流動。它的性能直接影響整車的能量效率、安全性和可靠性。本文介紹電動汽車DCDC轉換器的用途及工作原理。

目錄

一、DCDC轉換器在電動汽車中的用途

1、高壓-低壓能量轉換

2、 能量管理與系統協同

3、 安全與可靠性保障

二. DCDC轉換器的工作原理

1、工作原理

2、關鍵元件作用

三、總結

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一、DCDC轉換器在電動汽車中的用途

1、高壓-低壓能量轉換

電動汽車的動力電池通常工作在?300V~800V 高壓，但傳統車載電子設備（如ECU、燈光、傳感器、娛樂系統等）仍依賴?12V/24V 低壓供電。DCDC轉換器的核心任務是將高壓直流電降壓至低壓直流電，以替代傳統燃油車的?發電機（Alternator）。
（1）典型供電目標

關鍵控制器：VCU（整車控制器）、BMS（電池管理系統）、MCU（電機控制器）等
安全系統：電子助力轉向（EPS）、電子制動（EHB/EMB）、安全氣囊等
舒適性系統：座椅加熱、信息娛樂系統（中控屏、音響）等
智能駕駛系統：攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、自動駕駛計算平臺等
基礎電氣系統：車燈、雨刷、門窗控制、防盜系統、水泵、風扇等

（2） 電壓穩定性要求

輸入范圍：200V~800V（適應不同SOC下的電池電壓波動）。
輸出范圍：9V~16V/16V~32V（確保冷啟動、大負載切換時低壓系統不崩潰）。
動態響應：<100μs（應對電機突然啟動、EPS助力需求突增等瞬態工況）。

2、 能量管理與系統協同

DCDC轉換器不僅是簡單的“降壓器”，還需與整車能量管理系統深度協同，實現智能化供電策略。
（1）高壓系統休眠時的蓄電池補電及低壓供電
?某些情況，當車輛處于?OFF狀態（高壓系統關閉），低壓蓄電池電量低時，需要啟動DCDC給低壓蓄電池補電并維持低壓供電，支持： BMS（監控電池狀態）、 防盜系統（如無鑰匙進入、遠程監控）、 OTA升級（部分車型支持休眠狀態下固件更新）等功能
（2） 負載分級管理（智能配電）
高優先級負載（安全相關）：EPS、制動系統、安全氣囊 →?優先保障供電。
低優先級負載（舒適性）：座椅加熱、娛樂系統 →?在低電量時可限制或關閉。

3、 安全與可靠性保障

DCDC轉換器在整車安全架構中扮演關鍵角色，需滿足嚴苛的?功能安全（ISO 26262）?和?電氣安全（ISO 6469-3）要求。
（1） 故障隔離與保護

故障類型	保護機制
輸入過壓/欠壓	自動切斷高壓輸入，防止損壞低壓設備。
輸出短路	硬件級快速關斷（<10μs），避免燒毀線束。
過熱保護 ?	溫度>105℃時降額運行或停機。
通信故障	默認安全模式（如維持基礎電壓輸出）。

（2）電磁兼容（EMC）設計

a、 需滿足?CISPR 25 Class 5?標準（國際無線電干擾特別委員會第25號標準），避免干擾車載通訊（CAN總線）、傳感器等電氣部件。
注：CISPR 25（國際無線電干擾特別委員會第25號標準）是汽車電子電磁兼容性（EMC）的核心標準之一，用于評估車輛的?傳導發射（Conducted Emissions, CE）和?輻射發射（Radiated Emissions, RE）。Class 5是該標準中最嚴格的等級，適用于對電磁干擾（EMI）要求極高的關鍵系統（如電動汽車的高壓電驅、DCDC轉換器、車載充電機等）。
b、 采用?屏蔽殼體、優化PCB布局?以降低輻射噪聲。

二. DCDC轉換器的工作原理

電動汽車的DCDC轉換器一般采用降壓式（Buck）變換器。降壓式（Buck）變換器是一種輸出電壓≤輸入電壓的非隔離直流變換器，Buck變換器的主電路由開關管，二極管，輸出濾波電感L和輸出濾波電容C構成。其工作原理是通過高頻開關管（MOSFET等）的周期性通斷，配合電感、電容的儲能和釋能，實現電壓的變換。下邊詳細介紹Buck變換器的工作原理。

1、工作原理

（1） 開關管導通階段
? ? 當開關管S1閉合時，電感L被充磁儲能，流經電感的電流線性增加，同時給電容C充電，給負載RL提供能量，此時Vout電壓緩慢上升，若S1一直閉合則最終Vout會近似等于Vin電壓（S1有耗損壓降）
（2） 開關管關斷階段
? ? 當開關管S1關斷時，儲能電感L通過續流二極管D放電，電感電流IL線性減少，輸出電壓Vout靠輸出電容C放電Ic以及減小的電感電流IL維持緩慢下降，若S1一直保持關斷，則Vout會最終降至0V；
（3）PWM控制
? ? PWM控制原理：
?? ?通過調節開關管S1的?占空比（導通時間與周期的比例），可以控制輸出電壓Vout的大小
? ? 輸出電壓公式：Vout?=D?Vin?（D為占空比）。
? ? PWM控制的特點：
? ? 簡單、成熟，適用于非隔離型DCDC（如Buck降壓）。
? ? 開關頻率固定（通常幾十kHz~幾百kHz）。
? ? 需搭配反饋環路（如PID控制）實現穩壓。

2、關鍵元件作用

電感（L）： 儲能和濾波，平衡開關管導通/關斷時的能量傳輸。
電容（C）：濾除高頻紋波，穩定輸出電壓。
二極管（D）或同步整流管：提供續流路徑，提高效率。
控制芯片：實時監測輸出，調整PWM信號以穩定輸出電壓。

三、總結

DCDC轉換器是電動汽車電氣系統的核心部件，DCDC故障無法正常工作將會導致車輛低壓蓄電池虧電，從而導致控制器等低壓電氣部件無法正常工作，車輛無法正常使用。本文介紹了電動汽車DCDC的用途及工作原理，希望能讓讀者對電動汽車DCDC有一個基本了解。