電機控製器(Inverter)
電機控製器是新能源車最重要的電力(lì)電子零部件,DC側與動力電池相(xiàng)連,AC側與電(diàn)機(jī)相連。主要功能是將電池儲存(cún)的化學能轉換成電機的(de)動能,從而驅動整車運行。
電機控製器的最大功率一般有小幾(jǐ)百(bǎi)kW,相對其他(tā)零(líng)部(bù)件功率非常大,因此對可靠性要求非常高。從電力電子的(de)角度,設計的難點在於大功率IGBT模塊和電機控(kòng)製算法。
2. 高壓轉低壓DCDC
高壓轉(zhuǎn)低壓DCDC的高壓DC側也與動力電池相連,低(dī)壓DC側與(yǔ)12V電池和負載相連。主要(yào)功能是通過動力電池為12V電池和所有12V負載(zǎi)供電,保證整車的正常運行(háng)。
目前高壓轉低壓DCDC的峰值功率一般不超過3.5kW,但隨著後續自動駕駛零件等12V用電設(shè)備(bèi)的持續增加,所需要的(de)功率會越來越大,對高壓轉低壓DCDC的設計也會是很(hěn)大的考驗。設計的(de)主要難點在於:動力電(diàn)池和12V低壓電池的電壓(yā)變化範圍都很大,12V電池側的電流也非常(cháng)大,並且絕大部分時(shí)間DCDC都工作(zuò)在半載以下,因此比較限製拓撲的選擇和輕載的效率(lǜ)。
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。用途與高壓轉低壓DCDC類似。
48V DCDC和高壓(yā)轉低壓DCDC的主要區別在於沒有變壓器隔離,原因是48V在人(rén)體安全電壓範(fàn)圍內。這一需求變(biàn)化就直接導(dǎo)致了整個拓撲結構的(de)變化。
隨著輕混逐漸(jiàn)過(guò)渡到PEV和BEV,48V DCDC也會逐漸消失。
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(cè)與動力電(diàn)池相連。主要功能是從AC電網(wǎng)給動力電池充電/從動力電池給AC負載供電。
目前(qián)絕大(dà)多數車載充電機的功率不大(dà)於11kW。更大功率(lǜ)的(de)車(chē)載充電機在電網規格適(shì)應性、散熱條件等方麵不一定占優。
由於在整車行駛(shǐ)的過程中,車載(zǎi)充電機是不工作的,因此車載充電機(jī)的功能安全(quán)需求是電力電子零(líng)部件中最(zuì)低的。但是由於結構相對其他(tā)電力電子零部件更為複雜,電力電子(zǐ)方(fāng)麵的優(yōu)化空間又是最大的(de)。可以說是(shì)一個“不太汽車”的零部(bù)件(jiàn)。
5. 集成
零部(bù)件集成是目前的大趨勢。目(mù)前比較流(liú)行的有三合一電橋(qiáo)(電(diàn)機控製器+電機+變速箱)、CharCon(高壓轉低壓DCDC+車(chē)載充電機)。過去還出現過INVCHAR(電機控製器+車載充(chōng)電機)、INVCON(電機控製器+高壓(yā)轉低壓DCDC)等產品。
集成方式可以是機械集成,即(jí)將兩塊單獨的電力電子PCB放在一個機械結構裏,不涉及電集成。也(yě)可以是電(diàn)集成、磁集成,即共用部分器件和磁元件(jiàn),以達到節省空間和成本(běn)的目(mù)的。(無(wú)線充電(diàn)暫時不介紹)
可以看出,其實(shí)新能源車的電力電子相關的零(líng)部件並沒有很多,大部(bù)分結構也相對簡單。並且隨著新(xīn)能源車的發展,車載充電機和48V DCDC可(kě)能會逐漸消失。最核心的電力電子零部件,還是Inverter和高壓轉(zhuǎn)低壓(yā)DCDC,前者的相對技術含量和利潤都更高。但由於這兩個零部件的結構(gòu)相對簡單,隨著之後的設(shè)計逐(zhú)漸(jiàn)趨(qū)於成熟穩定,純電力電力工程師的(de)發揮空間還會有多少,也就不得而知了,需(xū)要時間檢驗(yàn)。