电动汽车DC/DC变换器的技术要求、试验方法

电动汽车DC-DC变换器‌是一种将电池组的高电压转换为汽车电子设备所需低电压的设备或系统。这种转换是必要的，因为汽车的许多部件，如娱乐系统、照明系统等，都需要低压直流电才能正常工作，而电池组提供的是高压直流电。因此，为了满足这些设备的需求，需要使用DC-DC转换器将高压直流电转换为低压直流电。DC-DC转换器在电动汽车中扮演着非常重要的角色，因为它能够提供稳定的低压直流电，确保汽车的电子设备能够正常工作。

在电动车辆的各种配置中，DC-DC转换器将HV转换为48V和12V，将48V转换至12V。DC-DC转换器的关键设计要求是损耗低、效率高、安全可靠、体积小和重量轻。

2. 相关标准

GB/T 24347-2021 电动汽车DC/DC变换器，规定了电动汽车DC/DC变换器的技术要求、试验方法。

3. 电气安全

(1)绝缘电阻测试

4.6.1绝缘电阻

DC/DC的绝缘电阻应满足以下要求，或者符合产品技术文件规定。

a)各独立带电电路与地(外壳)之间的绝缘电阻不小于10MΩ;

b)无电气联系的各电路之间的绝缘电阻不小于10MΩ。

5.7.1绝缘电阻试验

在DC/DC未工作情况下，用绝缘电阻测试仪对DC/DC的绝缘电阻进行测量，施加直流试验电压500V并维持稳态值60s后确定绝缘电阻。

(2)耐压测试

4.6.2 耐电压性能

各独立电路对地(外壳)之间、彼此无电气连接的各电路之间的耐电压性能应符合表6的规定。耐电压试验持续时间为1min，无击穿和电弧现象，漏电流限值应符合产品技术文件规定。

5.7.2 耐电压性能试验

试验过程中，DC/DC中同一独立电路回路的端子应短接。根据表6的耐压值，将试验电压加载于：

a)接线端子和地(外壳)之间;

b)无电气联系的各电路之间。

加载过程中,施加的电压应在5s或5s以内逐渐升高到规定值，使电压不出现明显的跳变。全值试验电压应持续1min。

记录试验过程中漏电流的大小。

注：对有些因电磁场感应等情况而导致高电压进入低压电路的部件(如脉冲变压器,互感器等)，可在实验前予以隔离或拔除。

(3)接地连续性电阻测试

4.6.3 安全接地检查

DC/DC中能触及的可导电部分与外壳接地点处的电阻应不大于0.1Ω。接地点应有明显的接地标志。若无特定的接地点，应在有代表性的位置设置接地标志。

5.7.3 安全接地检查试验

用精度为1/1000Ω的万用表(或其他具有相同功能和精度等级的仪器)测量DC/DC中能触及的金属部件与外壳接地点处的电阻。

4. 测试方案

综合电气安规测试PROFITEST PRIME AC，具备以下特色功能，符合GB/T 24347-2021相关标准要求，可用于测试电动汽车DC-DC变换器的电气安全测试。

200mA/25A保护和等电位测试，最小分辨率1mΩ

1000V绝缘电阻测试，2.5kV交流耐压测试

泄露电流测试(直接法)，残余(剩余)电压测试

1000v电压，频率，相序测量

RCD跳闸时间/电流测试，绝缘监控(IMD),残余电流监控(RCM)测试

为不同设备准备单独的测试序列，以便快速可靠地测试

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双向数据交换，连接条形码扫描仪以及温度和湿度传感器某航天器设备需应用一种输入电压28 V、输出电压130 V的隔离式DC—DC变换器，因为该设备的控制精度要求高，因此对DC—DC变换器的输出噪声有严格的要求。深入分析该设备系统的工作状态，设计影响其正常工作干扰来自于DC—DC变换器的传导干扰，分为差模传导噪声和共模传导噪声。

DC—DC变换器产生的干扰信号频谱一般在30 MHz以下，属于近场干扰。差模传导噪声中能量最大的一般为DC—DC变换器主开关频率处的频率分量，体现为输出的电压纹波;而共模传导噪声的频率相对要高很多，主要由线路的寄生参数引起，体现为输出的电压尖峰。

通常DC—DC变换器输出噪声(包括电压尖峰与纹波)为输出电压的1%，对于有特殊要求的DC—DC变换器，可以通过一些关键电路的设计来解决，如滤波电路、开关器件的缓冲网络设计、有源滤波电路的设计、甚至采用软开关技术等。

由于航天应用的特殊要求，某些地面应用的器件不能在空间应用，例如容量比较大的铝电解电容，由于不是密闭结构，因此不能在空间低气压条件下应用;而且空间应用要考虑失效模式的影响(FMEA)，且不能存在单点失效故障，因此电容器要串并联使用，这样会减小电容器的有效容值，增大等效串联电阻(ESR)和电路设计的难度。