En DC/DC-konverter omformer elektrisk energi mellem to jævnspændingsniveauer. I mange elbiler og hybrider forsyner den lavspændingsnettet med energi fra traktionsbatteriet. Den er dermed vigtig for både almindeligt elektrisk udstyr og de styreenheder, der får bilen til at fungere.
To spændingsniveauer løser forskellige opgaver
Drivmotor og traktionsbatteri arbejder ofte ved flere hundrede volt, mens meget elektronik og øvrigt udstyr bruger et lavere spændingsniveau. DC/DC-konverteren forbinder disse energisystemer gennem kontrolleret omformning. Det gør det muligt at forsyne relevante forbrugere uden at tilslutte dem direkte til højspændingsbatteriet.
I en bil med et nominelt 12-voltsnet skal udgangsspændingen passe til både forbrugere og batteriets ladebehov. Betegnelsen 12 volt er derfor ikke et krav om præcis 12,00 volt i alle driftstilstande. Andre lavspændingsarkitekturer findes, så spændinger skal kontrolleres for den konkrete bil.
Den overtager en forsyningsopgave fra generatoren
En almindelig generator får mekanisk energi fra en forbrændingsmotor. En højspændings-DC/DC-konverter får i stedet elektrisk energi fra batterisystemet. Den kan forsyne lavspændingsforbrugere og oplade lavspændingsbatteriet, når bilens styring tillader det.
Dette forklarer, hvorfor en elbil kan have et stort, opladet traktionsbatteri og samtidig få problemer med sin lave spænding. De to energilagre er ikke bare direkte parallelforbundne. Lavspændingsbatteri, konverter og bilens aktiveringsbetingelser skal alle fungere efter konstruktionens krav.
Omformning kræver elektronik og giver tab
Konverteren bruger effektelektronik til at regulere energioverførslen. Højspændingsudførelser kan have galvanisk isolation mellem kredsene, så energien overføres uden en direkte ledende forbindelse gennem isolationsbarrieren. Opbygningen varierer med spænding, effekt og sikkerhedskrav.
Virkningsgraden er høj, men ikke perfekt. Hvis en tænkt konverter leverer 1.000 watt med en virkningsgrad på 95 procent, kræver det cirka 1.053 watt ind, og omtrent 53 watt bliver til tab. Eksemplet illustrerer varmebehovet; det er ikke en angivelse af enhver bils faktiske driftspunkt.
Tovejsfunktion og andre omformere
Visse konvertere kan sende energi i begge retninger, mens andre primært er beregnet til én retning. I en 48-volts hybridarkitektur kan en DC/DC-enhed eksempelvis forbinde 48-voltsnettet og 12-voltsnettet. En sådan enhed har andre arbejdsbetingelser end en konverter fra et højspændingsbatteri.
Ombordladeren har normalt til opgave at modtage vekselstrøm ved AC-opladning, mens motorens inverter håndterer strømmen til drivmotoren. Funktionerne kan være samlet i et fælles hus, men er stadig forskellige. Et fælles reservedelsnavn er derfor ikke altid nok til at forklare, hvilken omformningsfunktion der har en fejl.
Lav spænding udpeger ikke automatisk konverteren
Advarsler, ustabil elektronik eller et gentagne gange afladet lavspændingsbatteri kan begrunde en undersøgelse af forsyningen. Men batteriets tilstand, kabler, sikringer, unormalt hvileforbrug og styringens tilladelse til aktivering er også relevante. En måling på en slukket bil kan ikke alene vise, om konverteren fungerer under drift.
Fejlsøgning bør fastslå bilens driftstilstand og sammenholde ønsket aktivering med målt spænding og belastning. Ved højspændingsdelen kræves den korrekte faglige arbejdsgang. Et nyt lavspændingsbatteri kan midlertidigt ændre symptomerne, men dokumenterer ikke, at en fejl i energiforsyningen er løst.