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新能源“小三电”核心技术解析

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 · 摘要          

电动汽车是采用动力电池供电,以驱动电机运转,从而驱动整车前行的汽车。以电为核心,电动汽车的核心部件可总结为大三电、小三电。

我们都知道,新能源汽车的核心是三电系统:电池、电机、电控。殊不知,三电系统中还可以分为“大三电”和“小三电”。啥是“大三电”?啥又是“小三电”?

一般来说,大三电包括:驱动电机、电控、变速器;小三电则包括:高压配电盒PDU、车载充电机OBC和DC/DC变换器。上期我们介绍了《新能源“大三电”核心技术解析》,本文我们简单介绍下新能源“小三电的”的核心技术有哪些。

     
           
小三电发展及核心技术          
         
         

零部件的发展绝不可能脱离整车而独自进化,其发展方向必然是为整车的发展方向做辅助的。因此在整车电动化、集成化、轻量化、智能化的趋势之下,小三电的发展应需要朝着同样的方向演进。

▌高压配电盒(PDU)

高压配电盒即PDU,由于PDU与整车电气布置相关,每个车型的PDU都有差异,所以PDU难以形成标准品。市场上主流方式有两种:一种是针对具体车型定制开发PDU产品;另一种方式是将PDU功能集成到其他零部件中,如针对具体车型定制开发OBC+DC+PDU多合一产品。

特斯拉把PDU集成到动力电池中,整车少了PDU这个零件,减少了开发成本;比亚迪E5(参数|图片)把OBC,DCDC,电机控制器,动力电池继电器,配电等部集成在一起;吉利与比亚迪比起来,PDU中少了电机控制器。

高压电源分配单元,在电动汽车上,与高压配电盒相连接的高压部件包括:动力电池、电机控制器、变频器、逆变电源、电动空调、电动除霜、充电座等。纯电动汽车高压配电盒里面有铜排、断路器、空开、接触器、软启、变频器、变压器、高压继电器、熔断器、浪涌保护器、互感器、电流表、电压表、转换开关等。

▌车载充电机OBC

是为汽车实现交流慢充功能的重要装置。用户在为新能源汽车充电补能时,动力电池可接收的电流为直流电,而我们平时所使用的家用电是交流电,OBC的功能便是将交流电网中的单相交流电(220V)或三相交流电(380V)转化为直流电从而供新能源汽车充电

车载充电机主要由电路板、壳体、接插件、冷却结构等组成。充电机至少具备待机、充电、故障、休眠四个状态。充电机具备输入过压保护、输入欠压保护、过温保护、输出过压保护、输出欠压保护、短路保护等。

电动汽车的OBC主要由功率电路(PFC+移相全桥/LLC)和控制电路组成,可分为单向OBC和双向OBC,单向OBC只能给动力电池充电,双向OBC可以把动力电池的直流电逆变成为家用220V交流电。

原理时序图

▌DC/DC变换器

在整车电气系统中,按电压范围可将其分为高压电气系统以及低压电气系统。在新能源汽车的应用过程中,用户通常是通过充电桩为动力电池补能,这部分所涉及的主要电气系统是高压,因此我们可称之为高压系统补能。而对于低压(12V/24V)电瓶的补能通常情况下是无法直接通过充电实现的,因此在整车系统中需要对高压进行转换,此用于高低压转换的装置便是DC/DC。其功能便是将高压转换为低压后对低压电瓶进行充电,这是一种间接的补能方式,其架构示意如下图所示:

通过DC/DC将高压转为低压

新能源汽车中,DCDC的作用就是将整车动力电池336VDC或者540VDC转化为12VDC或者24VDC,供整车低压用电器工作,同时具备给铅酸蓄电池充电的功能。DCDC是电动汽车不可或缺的一个关键零部件。

DCDC的控制方式有高压唤醒、硬线激活、CAN唤醒等方式,根据整车的不同需求而选择,目前来说最高效的是CAN唤醒模式,可以减少硬件的布置,节约空间便于布置,当然了CAN唤醒对DCDC的CAN收发模块要求比较高。

目前DCDC的主流电气架构都是移相全桥,大部分采用MOS管来进行高频控制,频率100KHz,高频的开关可以实现大功率的输出,同时也带来了较大的噪声与温升,所以DCDC的设计要着重考虑EMC电磁兼容以及良好的散热条件。为了mos管更好的散热,很多硬件设计师b把管子贴在壳体上,以保证电器的寿命。

来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2024-01-19
最近编辑:3月前
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