新能源汽車(chē)高壓系統的組成與各部件功能介紹

發(fā)表時(shí)間:2018-06-03 14:10

一、引言
最近好多朋友在公眾號后臺留言希望了解一下高壓部分的內容,經(jīng)過(guò)一周的各種查文獻資料再結合之前的一些項目經(jīng)歷,大概整理了一下。個(gè)人經(jīng)驗,有不對的地方,請幫忙指正。本文主要介紹組成電動(dòng)汽車(chē)的各個(gè)高壓部件及其作用。
在電動(dòng)汽車(chē)上,整車(chē)帶有高壓電的零部件有動(dòng)力電池,驅動(dòng)電機,高壓配電箱(PDU),電動(dòng)壓縮機,DC/DC,OBC,PTC,高壓線(xiàn)束等,這些部件組成了整車(chē)的高壓系統,其中動(dòng)力電池,驅動(dòng)電機,高壓控制系統為純電動(dòng)汽車(chē)上的三大核心部件。
1. 電池包與動(dòng)力電池管理系統BMS
與傳統的燃油車(chē)不同,新能源電動(dòng)車(chē)的整車(chē)動(dòng)力來(lái)源是動(dòng)力電池,而不是發(fā)動(dòng)機。因為,純電動(dòng)汽車(chē)直接使用電能,不需傳統燃油車(chē)一樣,將燃料燃燒,將產(chǎn)生的排放物排進(jìn)大氣,也因此,為了減少環(huán)境污染,新能源汽車(chē)的發(fā)展是國家積極扶持的。
動(dòng)力電池的電壓一般為100~400V的高壓,其輸出電流能夠達到300A。動(dòng)力電池的容量的大小直接影響到整車(chē)的續航里程,同時(shí)也直接影響到充電時(shí)間與充電效率。目前鋰離子動(dòng)力電池是主流,受目前技術(shù)的影響,當前絕大部的汽車(chē)均采用鋰離子動(dòng)力電池。
 圖1 特斯拉電池包
2. 驅動(dòng)電機與電機控制器MCU
電機控制器MCU將高壓直流電轉為交流電,并與整車(chē)上其他模塊進(jìn)行信號交互,實(shí)現對驅動(dòng)電機的有效控制。
驅動(dòng)電機將電能轉化為機械能,驅動(dòng)汽車(chē)行駛。與傳統燃油車(chē)的發(fā)動(dòng)機將燃料燃燒的化學(xué)能轉為機械能不同,其工作效率更高,能達到85%以上,故相比傳統汽車(chē),其能量利用率更高,能夠減少資源的浪費。
3. 高壓配電盒(PDU)
高壓配電盒是整車(chē)高壓電的一個(gè)電源分配的裝置,類(lèi)似于低壓電路系統中的電器保險盒。高壓保險盒PDU(Power Distribution Unit)是由很多高壓繼電器,高壓保險絲組成,它內部還有相關(guān)的芯片,以便同相關(guān)模塊實(shí)現信號通信,確保整車(chē)高壓用電安全。
 圖2 某品牌的高壓配電盒
4. 車(chē)載充電器OBC
OBC(On Board Charge)是一個(gè)將交流電轉為直流電的裝置。因為電池包是一個(gè)高壓直流電源,當使用交流電進(jìn)行充電的時(shí)候,交流電不能直接被電池包進(jìn)行電量?jì)Υ妫虼诵枰狾BC裝置,將高壓交流電轉為高壓直流電,從而給動(dòng)力電池進(jìn)行充電。
5. DC/DC
在新能源汽車(chē)上,DC/DC是一個(gè)將高壓直流電轉為低壓直流電的裝置。新能源汽車(chē)上沒(méi)有發(fā)動(dòng)機,整車(chē)用電的來(lái)源也不再是發(fā)電機和蓄電池,而是動(dòng)力電池和蓄電池。由于整車(chē)用電器的額定電壓是低壓,因此需要DC/DC裝置來(lái)將高壓直流電轉為低壓直流電,這樣才能夠保持整車(chē)用電平衡。
 圖3 某品牌的DC/DC裝置
6. OBC與DC/DC二合一控制器
受整車(chē)布置的影響,現在很多車(chē)將OBC和DC/DC兩個(gè)部件合為一個(gè)部件,這個(gè)部件通常稱(chēng)為二合一控制器,它的作用實(shí)際上就是OBC與DC/DC兩個(gè)部件的功能的組合。
7. 電動(dòng)壓縮機
傳統車(chē)的壓縮機是通過(guò)壓縮機電磁離合器的吸合,促使發(fā)動(dòng)機帶動(dòng)壓縮機運轉。電動(dòng)車(chē)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機,它的壓縮機是通過(guò)高壓電源直接驅動(dòng)的。為了與傳統車(chē)的壓縮機區別,這里將電動(dòng)車(chē)上的空調壓縮機稱(chēng)為電動(dòng)壓縮機。
8. PTC加熱器
傳統車(chē)上空調暖風(fēng)系統的熱源是引入發(fā)動(dòng)機冷卻后的冷卻液的熱量,這個(gè)在新能源車(chē)上是不存在的,因此需要專(zhuān)門(mén)的制熱裝置,這個(gè)裝置被稱(chēng)為空調PTC。PTC(Positive Temperature Coefficient)的作用就是制熱。當低溫的時(shí)候,電池包需要一定的熱量才能正常工作,這時(shí)候需要電池包PTC給電池包進(jìn)行預熱。
9. 高壓線(xiàn)束
高壓線(xiàn)束將高壓系統上各個(gè)部件相連,作為高壓電源傳輸的媒介。區別于低壓線(xiàn)束系統,這些線(xiàn)束均帶有高壓電,對整車(chē)的高壓系統的穩定允許影響很大。高壓線(xiàn)束設計的安全性是我們主要考慮的。
三、結語(yǔ)
以上就是電動(dòng)車(chē)的高壓系統的組成,為加深理解,看完了請做以下思考:
思考:以上各個(gè)零部件之間是如何進(jìn)行關(guān)聯(lián)的?其高壓電是如何進(jìn)行流向的,高低壓電是怎樣進(jìn)行轉化的?

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