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帶你了解純電動(dòng)汽車高壓電氣系統(tǒng)

2019年03月23日 08:37:03 瀏覽量： 文章來源：線束中國

>>>> 引 言
      純電動(dòng)汽車是以動(dòng)力電池為能源，其電氣系統(tǒng)包括高壓電氣系統(tǒng)、低壓電氣系統(tǒng)及 CAN 通訊信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文粗淺的介紹高壓電氣系統(tǒng)的組成及其發(fā)展趨勢(shì)。
>>>> 高壓電氣系統(tǒng)的組成
      在純電動(dòng)汽車上，高壓電氣系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)啟動(dòng)、行駛、充放電、空調(diào)動(dòng)力等。主要包括電池系統(tǒng)、動(dòng)力總成、高壓電控系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、高壓設(shè)備，及其線束系統(tǒng)。
純電動(dòng)汽車高壓電氣系統(tǒng)
      電池系統(tǒng)
      動(dòng)力電池 PACK 總成：電動(dòng)汽車的“心臟”，為整車所有系統(tǒng)提供能源。當(dāng)電量消耗后，也需要給他進(jìn)行充電。動(dòng)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(dá)到 300A。三元鋰電池是目前的主流。
一般來說，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池 PACK 由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：動(dòng)力電池模組， 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)（BMS）。
      動(dòng)力總成
      電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電機(jī)控制器（MCU）共同組成。
      電機(jī)控制器 MCU：將高壓直流電轉(zhuǎn)為交流電，并與整車控制器及其他模塊進(jìn)行信號(hào)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的有效控制。
      驅(qū)動(dòng)電機(jī)：按照電機(jī)控制器的指令，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，輸出給車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)，也可以將行駛中產(chǎn)生的機(jī)械能（如制動(dòng)效能），轉(zhuǎn)化為電能，通過車載充電器輸送給動(dòng)力電池。當(dāng)前主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)是永磁同步電機(jī)和三相交流異步電機(jī)（特斯拉）。
      高壓電控系統(tǒng)
      高壓配電盒（PDU）：整車高壓電的一個(gè)電源分配的裝置，類似于低壓電路系統(tǒng)中的電器保險(xiǎn)盒。
      維修開關(guān)：介于動(dòng)力電池和 PDU 之間，當(dāng)維修動(dòng)力電池時(shí)，使用它可以進(jìn)行整車高壓電的切斷，確保維修安全。通常也會(huì)集成在 PDU 上
      電壓轉(zhuǎn)換器（DC/DC）：將動(dòng)力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tǒng)
      快充口：輸入高壓直流電，可以直接通過 PDU 給動(dòng)力電池充電。
      慢充口：輸入高壓交流電，需要經(jīng)過 OBC 進(jìn)行轉(zhuǎn)化后，再通過 PDU 給動(dòng)力電池充電。
      高壓設(shè)備
      電動(dòng)汽車上的電動(dòng)設(shè)備主要包括轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)空調(diào)和電加熱設(shè)備。
      轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)：由變頻驅(qū)動(dòng)器和轉(zhuǎn)向助力油泵組成，協(xié)助車輛轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤， 減輕人駕駛車輛的負(fù)擔(dān)。
      制動(dòng)系統(tǒng)：由變頻驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)空壓機(jī)組成，給制動(dòng)系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)提供壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。
      電空調(diào)壓縮機(jī)和 PTC 加熱器：為了調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部空間溫度，電動(dòng)汽車上設(shè)置冷暖空調(diào)或者空調(diào)配 PTC 加熱?？照{(diào)和加熱器是電動(dòng)汽車上的用電大戶。
      線束系統(tǒng)
      電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)上各個(gè)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?shù)拿浇?，可以看作是電氣系統(tǒng)的“大動(dòng)脈血管”，將動(dòng)力電池系統(tǒng)“心臟”—動(dòng)力電池的動(dòng)力不斷輸送到各個(gè)需要的部件中。
      低壓線束則可以看作電氣系統(tǒng)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“毛細(xì)血管”，除了滿足傳統(tǒng)燃油汽車線束的功能之外，還負(fù)責(zé)強(qiáng)電控制單元模塊功能實(shí)現(xiàn)。
>>>> 高 壓 電 氣 系 統(tǒng) 發(fā) 展 趨 勢(shì)
      電動(dòng)汽車的系統(tǒng)高壓電氣系統(tǒng)正逐漸向著集成化、模塊化發(fā)展，逐漸衍生出了電動(dòng)汽車“三大件”：電池系統(tǒng)、動(dòng)力總成、高壓電控。
      1、高壓電控的集成化
      特點(diǎn)：成本降低、空間節(jié)省、高壓線束減少、可靠性增強(qiáng)。
      2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成化
      特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、成本低、效率高。
      3、高壓電氣系統(tǒng)總集成
      特點(diǎn)：成本降低、集成度高、電效率高、簡化生產(chǎn)工藝。
      4、電池系統(tǒng)性能的提升
      特點(diǎn)：安全、能量密度提高、功率密度提升、SOC 精度提升、循環(huán)壽命提升。
      動(dòng)力電池關(guān)鍵材料國產(chǎn)化進(jìn)程加快，性能指標(biāo)穩(wěn)步提升，成本明顯降低;單體、電池包、BMS 等方面的安全技術(shù)研究全面推進(jìn)。
      性能：磷酸鐵鋰動(dòng)力電池單體比能量最高達(dá)到 150Wh/kg，三元鋰電池單體比能量最高可達(dá)到 230Wh/kg;
      成本：動(dòng)力電池整體呈下降趨勢(shì)，動(dòng)力電池系統(tǒng)成本一降至 2 元/瓦時(shí)以下; 產(chǎn)能：我國動(dòng)力電池產(chǎn)能達(dá)到 100GWh。
      趨勢(shì)：CATL、比亞迪、國軒等動(dòng)力電池電芯生產(chǎn)企業(yè)通過自主生產(chǎn)、注資、合資等方式逐步向上游材料產(chǎn)業(yè)鏈延伸。

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