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带你了解纯电动汽车高压电气系统

2019年03月23日 08:37:03 点击量: 文章来源:线束中国

>>>> 引 言
      纯电动汽车是以动力电池为能源,其电气系统包括高压电气系统、低压电气系统及 CAN 通讯信息网络系统。本文粗?#36710;?#20171;绍高压电气系?#36710;?#32452;成及其发展趋势。
>>>> 高压电气系?#36710;?#32452;成
      在纯电动汽车上,高压电气系统主要是负责启动、行驶、充放电、空调动力等。主要包括电池系统、动力总成、高压电控系统、充电系统、高压设备,及其线束系统。
纯电动汽车高压电气系统
      电池系统
      动力电池 PACK 总成:电动汽车的“心脏”,为整车所有系统提供能源。当电量消耗后,也需要给他进行充电。动力电池为高压直流电,其工作电压一般为 100~400V,输出电流可达到 300A。三元锂电池是目前的主流。
一般来说,电动汽车动力电池 PACK 由以下几个部分构成:动力电池模组, 结构系统,电气系统、热管理系统,电池管理系统(BMS)。
      动力总成
      电动汽车的动力总成主要由驱动电机与电机控制器(MCU)共同组成。
      电机控制器 MCU:将高压直流电转为交流电,并与整车控制器及其他模块进行信号交互,实现对驱动电机的?#34892;?#25511;制。
      驱动电机:按照电机控制器的指令,将电能转化为机?#30340;埽?#36755;出给车辆的传动系统。同?#20445;部?#20197;将行驶中产生的机?#30340;埽?#22914;制动效能),转化为电能,通过车载充电器输?#36879;?#21160;力电池。当前主流驱动电机是?#26469;?#21516;步电机和三相交流异步电机(特斯拉)。
      高压电控系统
      高压配电盒(PDU):整车高压电的一个电源分配的装置,类似于低压电路系统中的电器保险盒。
      维修开关:介于动力电池和 PDU 之间,?#34109;?#20462;动力电池?#20445;?#20351;用它可以进行整车高压电的切断,确保维修安全。通常也会集成在 PDU 上
      电压转换器(DC/DC):将动力电池的高压直流电转化为整车用电器需要的低压直流电,供给蓄电池,以能够保持整车用电?#33014;狻?/span>
      车载充电器(OBC):将交流电转为直流电的装置。
      受整车布置的影响,越来越多车型趋向于将 DC/DC 与 OBC 整合为二合一控制器,甚?#20004;?PDU、DC/DC 与 OBC 整合为三合一控制器。
      充电系统
      快充口:输入高压直流电,可以直接通过 PDU 给动力电池充电。
      慢充口:输入高压交流电,需要经过 OBC 进行转化后,再通过 PDU 给动力电池充电。
      高压设备
      电动汽车?#31995;?#30005;动设备主要包括转向助力系统、制动系统、电动空调和电加热设备。
      转向助力系统:由变频驱动器和转向助力油泵组成,协助车辆转动方向盘, 减轻人驾驶车辆的负担。
      制动系统:由变频驱动器和电动空压机组成,给制动系统、悬挂系统提供压缩空气,实现制动功能。
      电空调压缩机和 PTC 加热器:为了调节车辆内部空间温度,电动汽车上设置冷暖空调或者空调配 PTC 加热。空调?#22270;?#28909;器是电动汽车?#31995;?#29992;电大户。
      线束系统
      电动汽车电气系统上各个部件通过线束相连,既有高压线束也有低压线束。
      高压线束是高压电源传输的媒介,可以看作是电气系?#36710;?ldquo;大动脉血管”,将动力电池系统“心脏”—动力电池的动力?#27426;?#36755;送到各个需要的部件中。
      低压线束则可以看作电气系?#36710;?ldquo;神经网络”和“毛细血管”,除了满足传统?#21152;?#27773;车线束的功能之外,还负责强电控制单元模块功能实现。
>>>> 高 压 电 气 系 统 发 展 趋 势
      电动汽车的系统高压电气系统正逐渐向着集成化、模块化发展,逐渐衍生出了电动汽车“三大件”:电池系统、动力总成、高压电控。
      1、高压电控的集成化
      特点:成本降低、空间节省、高压线束减少、可靠性增强。
      2、驱动系?#36710;?#38598;成化
      特点:结构紧凑、可靠性高、成本低、效率高。
      3、高压电气系统总集成
      特点:成本降低、集成度高、电效率高、简化生产工艺。
      4、电池系统性能的提升
      特点:安全、能量密度提高、功率密度提升、SOC 精度提升、循环寿命提升。
      动力电池关键材料国产化进程加快,性能指标稳步提升,成本明?#36234;?#20302;;单体、电池包、BMS 等方面的安全技术研究全面?#24179;?/span>
      性能:磷酸铁锂动力电池单体比能量最高达到 150Wh/kg,三元锂电池单体比能量最高可达到 230Wh/kg;
      成本:动力电池整体呈下降趋势,动力电池系统成本一降至 2 元/瓦时以下; 产能:我国动力电池产能达到 100GWh。
      趋势:CATL、比亚迪、国轩等动力电池电芯生产企业通过自主生产、注资、合资等方式逐步向上游材料产业链?#30001;臁?/span>

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