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(jiàn),DC側與動力電池相連,AC側與電機(jī)相連。主要功能是將(jiāng)電池儲存(cún)的化學能轉換成(chéng)電機的動能,從而驅動整車運行。
電機控製器的最大功率一般有小幾百kW,相對其他零部件功率非常大,因此對可靠性要求非常高(gāo)。從電力電子(zǐ)的角度,設計的難點在於(yú)大功率IGBT模塊和電機控製算法(fǎ)。
2. 高壓轉(zhuǎn)低壓DCDC
高壓轉低壓DCDC的高(gāo)壓DC側也與動力電(diàn)池相連,低壓DC側與12V電池和負載相連。主要功能是通(tōng)過動力電池為12V電池和所(suǒ)有12V負載(zǎi)供電,保證整車的正常(cháng)運行。
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(zì)動駕駛零件等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(dī)壓DCDC的設計也會是很大的考驗。設計的主要難點(diǎn)在(zài)於:動力電池和12V低壓電(diàn)池的電壓變化範圍都很大,12V電池側的電流也非(fēi)常(cháng)大,並且絕大部分時間DCDC都工作在半載(zǎi)以下,因(yīn)此比較限製拓(tuò)撲的選擇和輕載的效率。
3. 48V DCDC
48V DCDC隻(zhī)用於輕混,48V DC側與48V電(diàn)池相連,12V DC側與12V 電池相(xiàng)連。用途與高壓轉低壓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在人體安全電壓範圍內。這一需求變化就直接導致了整個拓撲結構的變化。
隨(suí)著輕混逐漸過渡到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電網/AC負載相(xiàng)連,DC側與動(dòng)力電池相連。主要功(gōng)能(néng)是從AC電網給(gěi)動力電池充電(diàn)/從(cóng)動力(lì)電池給AC負載(zǎi)供(gòng)電。
目前(qián)絕大多數車載充電機的功率不大於11kW。更(gèng)大功率(lǜ)的車載充電機在電網規格適應性(xìng)、散熱(rè)條件等方麵不一定(dìng)占優。
由於在(zài)整車行駛的過程中(zhōng),車載充電機是不工作的,因此車載充電機的功能安全需求是電力電子零部(bù)件中最低的。但是由於結(jié)構相對其他電力電子零部件更為(wéi)複雜,電力電子方麵的優化空間又是最大的。可以說(shuō)是(shì)一個“不太汽車”的零部件。
5. 集(jí)成(chéng)
零部件集成是目前的大趨勢。目前比較流行的有三合一電橋(qiáo)(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(電機控製器+車載充電機)、INVCON(電機控製器+高壓轉低壓DCDC)等(děng)產品。
集成方(fāng)式可以是機械集成,即將兩(liǎng)塊單獨的電力電子PCB放在一個機械結(jié)構裏,不涉及電集(jí)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。(無線充電(diàn)暫時不介紹)
可以看出,其實新能源車(chē)的電力電子相關的零(líng)部件並(bìng)沒有很(hěn)多,大(dà)部分(fèn)結構也相對簡單。並且隨著新能源車的發展,車載充電機和48V DCDC可能會逐漸(jiàn)消失(shī)。最核心的電力電子零部件,還是Inverter和高壓轉(zhuǎn)低壓DCDC,前(qián)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相對簡單,隨著之後的設計逐漸趨(qū)於成(chéng)熟穩(wěn)定,純電力電力工程師的(de)發揮空間還會有多少(shǎo),也就不得(dé)而知了,需要(yào)時(shí)間檢驗。