電機控製器(Inverter)
電機控製器是新能源車最重要的電力電子零部件,DC側(cè)與動力電池相連,AC側與電(diàn)機相連(lián)。主要功能是將電池(chí)儲存的化學能(néng)轉換成電機的動能,從而(ér)驅動整車(chē)運行。
電機控製器的最大功率一般有小幾百kW,相對其(qí)他(tā)零部件功率非常大,因此對可靠性要求非常高。從電力電子的角(jiǎo)度,設計(jì)的難(nán)點(diǎn)在於大功率IGBT模塊和電機控(kòng)製算法(fǎ)。
2. 高壓轉低壓DCDC
高壓轉低壓DCDC的高壓DC側也(yě)與動力電池相連,低壓DC側與12V電池和(hé)負載(zǎi)相(xiàng)連。主要功能是通過動力電(diàn)池為12V電池和所有12V負載供電(diàn),保證整車的(de)正(zhèng)常運行。
目前高壓轉低壓DCDC的峰值功(gōng)率一般不超過3.5kW,但隨著後(hòu)續自動駕駛零件等12V用電設備的持續(xù)增加,所需要的功(gōng)率會越來越大,對高壓轉低壓DCDC的設計也會是很(hěn)大的考驗。設計的主要難點在於:動力(lì)電池和12V低壓電池的電壓變化範圍都很大,12V電池側的電(diàn)流也(yě)非常大,並且(qiě)絕大部分時間(jiān)DCDC都工作在半載以下,因此比較限製拓撲的選擇和(hé)輕(qīng)載的效率。
3. 48V DCDC
48V DCDC隻用於輕混(hún),48V DC側與48V電池相(xiàng)連,12V DC側與12V 電(diàn)池相連。用途與高(gāo)壓轉低壓DCDC類似。
48V DCDC和高壓轉(zhuǎn)低壓DCDC的主要區別在於(yú)沒(méi)有變壓(yā)器隔離,原因是48V在人體(tǐ)安全電壓範圍內。這一(yī)需(xū)求變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(huì)逐漸(jiàn)消失。
4. 車載充(chōng)電機(OBC)
車載充電機的AC側與AC電網/AC負載相(xiàng)連,DC側與動力電池相連。主要功(gōng)能是從AC電網給動力電池充電/從(cóng)動力電池給AC負載供電。
目前絕大多數車載充電(diàn)機的功率不大於11kW。更大功率的車載充電機在電網規(guī)格適(shì)應性、散熱(rè)條件等方麵不一定占優。
由於在整車(chē)行駛的過程中,車載(zǎi)充電機是不工作的,因此車載充電機的功能安全需求是電力電子零部件中最低的。但是由於結構相對(duì)其他(tā)電(diàn)力(lì)電子零部件更為(wéi)複雜,電力電子方麵的優化(huà)空間又是最大的。可以說是一個“不太汽車”的零(líng)部件。
5. 集成
零部件(jiàn)集成是目前的大趨勢。目前比較(jiào)流行的有三合一電橋(電機控製器+電機+變速箱)、CharCon(高壓轉低壓(yā)DCDC+車載充電機)。過去還出現過(guò)INVCHAR(電機控製器+車載(zǎi)充電(diàn)機)、INVCON(電機控製器(qì)+高壓轉低壓DCDC)等產品。
集成方(fāng)式可以是機械集成,即將(jiāng)兩(liǎng)塊單獨的電力電子PCB放在(zài)一(yī)個機(jī)械結構裏,不涉及電集成。也可以是電集成、磁集成,即共用部分器件和磁元件,以達到節省空間和成本的目的。(無(wú)線充電暫時不介紹)
可以看出,其實新能源車的(de)電力電子相關的(de)零部件並沒有很多,大部分結構也相對簡單。並且隨著新能(néng)源(yuán)車(chē)的發展(zhǎn),車載充電機和48V DCDC可能會逐漸消失。最核心的電力電子零部(bù)件,還是Inverter和(hé)高(gāo)壓轉低壓DCDC,前者的相對技術含量和利潤都更高。但(dàn)由於這兩個零部件的結構相對簡單,隨(suí)著之後的設計逐漸趨於成熟穩定,純電力電力工程師的發揮(huī)空間還會有多少(shǎo),也就不得而知(zhī)了,需要時間檢驗。