在电动汽车的电气架构中，DCDC转换器（直流-直流转换器）是一个至关重要的部件，负责协调高压动力电池（通常300V~800V）与低压电气系统（12V/24V）之间的能量流动。它的性能直接影响整车的能量效率、安全性和可靠性。本文介绍电动汽车DCDC转换器的用途及工作原理。

一、DCDC转换器在电动汽车中的用途

1、高压-低压能量转换

2、能量管理与系统协同

3、安全与可靠性保障

二. DCDC转换器的工作原理

1、工作原理

2、关键元件作用

三、总结

一、DCDC转换器在电动汽车中的用途

1、高压-低压能量转换

电动汽车的动力电池通常工作在 300V~800V 高压，但传统车载电子设备（如ECU、灯光、传感器、娱乐系统等）仍依赖 12V/24V 低压供电。DCDC转换器的核心任务是将高压直流电降压至低压直流电，以替代传统燃油车的发电机（Alternator）。
（1）典型供电目标

关键控制器：VCU（整车控制器）、BMS（电池管理系统）、MCU（电机控制器）等
安全系统：电子助力转向（EPS）、电子制动（EHB/EMB）、安全气囊等
舒适性系统：座椅加热、信息娱乐系统（中控屏、音响）等
智能驾驶系统：摄像头、毫米波雷达、激光雷达、自动驾驶计算平台等
基础电气系统：车灯、雨刷、门窗控制、防盗系统、水泵、风扇等

（2）电压稳定性要求

输入范围：200V~800V（适应不同SOC下的电池电压波动）。
输出范围：9V~16V/16V~32V（确保冷启动、大负载切换时低压系统不崩溃）。
动态响应：<100μs（应对电机突然启动、EPS助力需求突增等瞬态工况）。

2、能量管理与系统协同

DCDC转换器不仅是简单的“降压器”，还需与整车能量管理系统深度协同，实现智能化供电策略。
（1）高压系统休眠时的蓄电池补电及低压供电
某些情况，当车辆处于 OFF状态（高压系统关闭），低压蓄电池电量低时，需要启动DCDC给低压蓄电池补电并维持低压供电，支持： BMS（监控电池状态）、防盗系统（如无钥匙进入、远程监控）、 OTA升级（部分车型支持休眠状态下固件更新）等功能
（2）负载分级管理（智能配电）
高优先级负载（安全相关）：EPS、制动系统、安全气囊 → 优先保障供电。
低优先级负载（舒适性）：座椅加热、娱乐系统 → 在低电量时可限制或关闭。

3、安全与可靠性保障

DCDC转换器在整车安全架构中扮演关键角色，需满足严苛的功能安全（ISO 26262）和电气安全（ISO 6469-3）要求。
（1）故障隔离与保护

故障类型	保护机制
输入过压/欠压	自动切断高压输入，防止损坏低压设备。
输出短路	硬件级快速关断（<10μs），避免烧毁线束。
过热保护	温度>105℃时降额运行或停机。
通信故障	默认安全模式（如维持基础电压输出）。

（2）电磁兼容（EMC）设计

a、需满足 CISPR 25 Class 5 标准（国际无线电干扰特别委员会第25号标准），避免干扰车载通讯（CAN总线）、传感器等电气部件。
注：CISPR 25（国际无线电干扰特别委员会第25号标准）是汽车电子电磁兼容性（EMC）的核心标准之一，用于评估车辆的传导发射（Conducted Emissions, CE）和辐射发射（Radiated Emissions, RE）。Class 5是该标准中最严格的等级，适用于对电磁干扰（EMI）要求极高的关键系统（如电动汽车的高压电驱、DCDC转换器、车载充电机等）。
b、采用屏蔽壳体、优化PCB布局以降低辐射噪声。

二. DCDC转换器的工作原理

电动汽车的DCDC转换器一般采用降压式（Buck）变换器。降压式（Buck）变换器是一种输出电压≤输入电压的非隔离直流变换器，Buck变换器的主电路由开关管，二极管，输出滤波电感L和输出滤波电容C构成。其工作原理是通过高频开关管（MOSFET等）的周期性通断，配合电感、电容的储能和释能，实现电压的变换。下边详细介绍Buck变换器的工作原理。

1、工作原理

（1）开关管导通阶段
当开关管S1闭合时，电感L被充磁储能，流经电感的电流线性增加，同时给电容C充电，给负载RL提供能量，此时Vout电压缓慢上升，若S1一直闭合则最终Vout会近似等于Vin电压（S1有耗损压降）
（2）开关管关断阶段
当开关管S1关断时，储能电感L通过续流二极管D放电，电感电流IL线性减少，输出电压Vout靠输出电容C放电Ic以及减小的电感电流IL维持缓慢下降，若S1一直保持关断，则Vout会最终降至0V；
（3）PWM控制
PWM控制原理：
通过调节开关管S1的占空比（导通时间与周期的比例），可以控制输出电压Vout的大小
输出电压公式：Vout=D⋅Vin（D为占空比）。
PWM控制的特点：
简单、成熟，适用于非隔离型DCDC（如Buck降压）。
开关频率固定（通常几十kHz~几百kHz）。
需搭配反馈环路（如PID控制）实现稳压。