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帶你了解純電動汽車高壓電氣系統

2019年03月23日 08:37:03 點擊量: 文章來源:線束中國

>>>> 引 言
      純電動汽車是以動力電池為能源,其電氣系統包括高壓電氣系統、低壓電氣系統及 CAN 通訊信息網絡系統。本文粗淺的介紹高壓電氣系統的組成及其發展趨勢。
>>>> 高壓電氣系統的組成
      在純電動汽車上,高壓電氣系統主要是負責啟動、行駛、充放電、空調動力等。主要包括電池系統、動力總成、高壓電控系統、充電系統、高壓設備,及其線束系統。
純電動汽車高壓電氣系統
      電池系統
      動力電池 PACK 總成:電動汽車的“心臟”,為整車所有系統提供能源。當電量消耗后,也需要給他進行充電。動力電池為高壓直流電,其工作電壓一般為 100~400V,輸出電流可達到 300A。三元鋰電池是目前的主流。
一般來說,電動汽車動力電池 PACK 由以下幾個部分構成:動力電池模組, 結構系統,電氣系統、熱管理系統,電池管理系統(BMS)。
      動力總成
      電動汽車的動力總成主要由驅動電機與電機控制器(MCU)共同組成。
      電機控制器 MCU:將高壓直流電轉為交流電,并與整車控制器及其他模塊進行信號交互,實現對驅動電機的有效控制。
      驅動電機:按照電機控制器的指令,將電能轉化為機械能,輸出給車輛的傳動系統。同時,也可以將行駛中產生的機械能(如制動效能),轉化為電能,通過車載充電器輸送給動力電池。當前主流驅動電機是永磁同步電機和三相交流異步電機(特斯拉)。
      高壓電控系統
      高壓配電盒(PDU):整車高壓電的一個電源分配的裝置,類似于低壓電路系統中的電器保險盒。
      維修開關:介于動力電池和 PDU 之間,當維修動力電池時,使用它可以進行整車高壓電的切斷,確保維修安全。通常也會集成在 PDU 上
      電壓轉換器(DC/DC):將動力電池的高壓直流電轉化為整車用電器需要的低壓直流電,供給蓄電池,以能夠保持整車用電平衡。
      車載充電器(OBC):將交流電轉為直流電的裝置。
      受整車布置的影響,越來越多車型趨向于將 DC/DC 與 OBC 整合為二合一控制器,甚至將 PDU、DC/DC 與 OBC 整合為三合一控制器。
      充電系統
      快充口:輸入高壓直流電,可以直接通過 PDU 給動力電池充電。
      慢充口:輸入高壓交流電,需要經過 OBC 進行轉化后,再通過 PDU 給動力電池充電。
      高壓設備
      電動汽車上的電動設備主要包括轉向助力系統、制動系統、電動空調和電加熱設備。
      轉向助力系統:由變頻驅動器和轉向助力油泵組成,協助車輛轉動方向盤, 減輕人駕駛車輛的負擔。
      制動系統:由變頻驅動器和電動空壓機組成,給制動系統、懸掛系統提供壓縮空氣,實現制動功能。
      電空調壓縮機和 PTC 加熱器:為了調節車輛內部空間溫度,電動汽車上設置冷暖空調或者空調配 PTC 加熱。空調和加熱器是電動汽車上的用電大戶。
      線束系統
      電動汽車電氣系統上各個部件通過線束相連,既有高壓線束也有低壓線束。
      高壓線束是高壓電源傳輸的媒介,可以看作是電氣系統的“大動脈血管”,將動力電池系統“心臟”—動力電池的動力不斷輸送到各個需要的部件中。
      低壓線束則可以看作電氣系統的“神經網絡”和“毛細血管”,除了滿足傳統燃油汽車線束的功能之外,還負責強電控制單元模塊功能實現。
>>>> 高 壓 電 氣 系 統 發 展 趨 勢
      電動汽車的系統高壓電氣系統正逐漸向著集成化、模塊化發展,逐漸衍生出了電動汽車“三大件”:電池系統、動力總成、高壓電控。
      1、高壓電控的集成化
      特點:成本降低、空間節省、高壓線束減少、可靠性增強。
      2、驅動系統的集成化
      特點:結構緊湊、可靠性高、成本低、效率高。
      3、高壓電氣系統總集成
      特點:成本降低、集成度高、電效率高、簡化生產工藝。
      4、電池系統性能的提升
      特點:安全、能量密度提高、功率密度提升、SOC 精度提升、循環壽命提升。
      動力電池關鍵材料國產化進程加快,性能指標穩步提升,成本明顯降低;單體、電池包、BMS 等方面的安全技術研究全面推進。
      性能:磷酸鐵鋰動力電池單體比能量最高達到 150Wh/kg,三元鋰電池單體比能量最高可達到 230Wh/kg;
      成本:動力電池整體呈下降趨勢,動力電池系統成本一降至 2 元/瓦時以下; 產能:我國動力電池產能達到 100GWh。
      趨勢:CATL、比亞迪、國軒等動力電池電芯生產企業通過自主生產、注資、合資等方式逐步向上游材料產業鏈延伸。

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