電機控製器(Inverter)
電機控製器是新能源車最(zuì)重要的電力電子零部件,DC側(cè)與動(dòng)力電池(chí)相連,AC側與電機相(xiàng)連。主要功能是將電池儲存的化(huà)學能轉換成電機的動能,從而驅動整車運行。
電機控製器的(de)最大功率一般有小幾百kW,相對其他零部件功率(lǜ)非常大(dà),因此(cǐ)對可(kě)靠性要求非常高。從電力電子的角度,設計的(de)難點在於大功率(lǜ)IGBT模塊和電(diàn)機控製算法。
2. 高壓轉低壓DCDC
高壓轉低壓DCDC的高壓DC側也與動力(lì)電池相連,低壓DC側與(yǔ)12V電池和負載相(xiàng)連。主要功能是通過動力(lì)電池為12V電池和所有12V負(fù)載供電(diàn),保證(zhèng)整車的正常(cháng)運行。
目前高壓轉低壓DCDC的峰(fēng)值功率一般(bān)不超過3.5kW,但隨著後續自動(dòng)駕駛零件等12V用電設備的持續增加,所需要(yào)的功率會越來越大,對高壓轉低壓DCDC的設計也會是很大的考驗。設計的主要難點在於:動力電池和12V低(dī)壓電池的(de)電壓變化範圍(wéi)都很大,12V電池側的電流也非常大,並且絕(jué)大部分時間DCDC都工作在半載以下,因此比較限製拓撲(pū)的選擇和輕載的效率。
3. 48V DCDC
48V DCDC隻用於輕混,48V DC側與48V電池相連,12V DC側與12V 電池相連。用途與高壓(yā)轉低壓DCDC類似。
48V DCDC和高壓轉低壓DCDC的主要區別在於沒有變壓器隔離,原因是48V在人體安(ān)全(quán)電壓(yā)範圍內。這一需(xū)求變(biàn)化就直接導致了整個拓撲結構(gòu)的變化。
隨著輕混逐漸過渡到PEV和BEV,48V DCDC也會逐(zhú)漸(jiàn)消失。
4. 車載充電機(OBC)
車載充電機的AC側與AC電(diàn)網/AC負載相連,DC側與動力電池相連。主要功能是從AC電網給(gěi)動力電池充電/從動力(lì)電(diàn)池給AC負載供(gòng)電。
目前絕大多數車載充電機的功率不大於11kW。更大功率的(de)車載充電機在電網規格適應性、散熱條件等方麵不一定占優。
由於在整車行駛的過(guò)程中,車載(zǎi)充電機是不工(gōng)作的,因此(cǐ)車載(zǎi)充(chōng)電機的功能安全需求是電力電子(zǐ)零部件中最低的。但是由於結構(gòu)相對其他電力電子零部件更為複(fù)雜,電力電子方麵的優化空間又是最(zuì)大的。可以說是一個“不太汽車”的零部件。
5. 集成(chéng)
零部件集成是目前的大趨勢。目前比較流行的(de)有三合一電橋(電機控製器+電機+變速箱)、CharCon(高壓轉低壓DCDC+車載充電機)。過去還出現過INVCHAR(電機(jī)控(kòng)製器+車載充電機)、INVCON(電機控製器+高(gāo)壓轉低(dī)壓DCDC)等產品。
集成方式可以是機械集成,即將兩塊單獨的電力電子PCB放在一個機(jī)械結構裏,不涉及電集成。也可以是電集成、磁集成,即共用(yòng)部分器(qì)件(jiàn)和磁元件(jiàn),以達到節省空間和成本的目的。(無線充電暫時(shí)不介紹)
可以看出,其實新能源車的電(diàn)力電子相關的零部件並沒有很多,大部分結構也相對簡單。並且隨著新(xīn)能源車的發展(zhǎn),車載充電機(jī)和48V DCDC可能會逐漸消失。最核心(xīn)的電力電子零部件,還是Inverter和高壓轉低壓DCDC,前者的(de)相(xiàng)對技術含(hán)量和利潤都更高。但由於這兩個零部件的結構相對簡單,隨著之後(hòu)的設計逐漸趨於成熟穩(wěn)定,純(chún)電(diàn)力電力工程師(shī)的發揮空間還會有多(duō)少,也就不(bú)得而知了(le),需要時間檢驗。