電機控製器(Inverter)
電(diàn)機控(kòng)製器是新能源車最重要的(de)電力電子零部(bù)件,DC側與動力電池相連,AC側與電機相連。主要功(gōng)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。
電機控製器的最大功率一般(bān)有(yǒu)小幾百kW,相(xiàng)對其他零部件功率非常(cháng)大(dà),因此對可靠性要求(qiú)非常高。從電力電(diàn)子(zǐ)的角度,設計的難(nán)點在於大功率IGBT模塊和(hé)電機控製(zhì)算法。
2. 高壓轉低壓DCDC
高壓轉低壓DCDC的高壓DC側也與動力電池相連,低壓DC側與12V電池和負載相(xiàng)連。主要功能是(shì)通過動力電池為12V電池和所有12V負載供電,保證整車的正(zhèng)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(suí)著後續(xù)自動駕(jià)駛零件等12V用電設備的持續增(zēng)加,所需要的功(gōng)率會越來越大,對高(gāo)壓轉低壓DCDC的設計也會是(shì)很大的考驗。設計(jì)的主要難點在於:動力電池和12V低壓電池的電壓變化範圍都很大,12V電池(chí)側的電流也非常大,並且絕大部分時間DCDC都工作在半載以下,因此比較(jiào)限製拓(tuò)撲的選擇和輕(qīng)載的效(xiào)率。
3. 48V DCDC
48V DCDC隻用(yòng)於輕混,48V DC側與48V電池相連,12V DC側與12V 電(diàn)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(yā)器隔離,原因是48V在人體安全電壓範(fàn)圍內。這一需求(qiú)變化就直接(jiē)導(dǎo)致(zhì)了整(zhěng)個拓撲結構的變(biàn)化。
隨著輕混逐漸過渡(dù)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負載相連,DC側與動力電池相連。主要(yào)功能是從(cóng)AC電網給動力電池充電/從動力(lì)電池給AC負載供電。
目前絕大多數車載充電機的功率不大(dà)於11kW。更大功率的車載充電機在電網(wǎng)規格適應(yīng)性、散熱條件等方麵不一定占優。
由於在整(zhěng)車行駛的過程中,車載(zǎi)充電機是不工作的(de),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(shì)由於結(jié)構相對其他電力電子零部件更為複雜,電力電子方麵的優化空間又是(shì)最大的。可以說是一個“不太汽車”的零部件。
5. 集成
零部件集成(chéng)是目前的大趨勢。目前(qián)比(bǐ)較(jiào)流行的有三合一(yī)電橋(電機控製器+電機+變速箱)、CharCon(高壓轉(zhuǎn)低壓(yā)DCDC+車載充(chōng)電機(jī))。過去還出現過INVCHAR(電機控製器+車載充電機)、INVCON(電機控(kòng)製器+高壓轉低(dī)壓DCDC)等產品。
集成方式可以是機械集成,即將(jiāng)兩塊單獨的電(diàn)力電子PCB放在一個機械結構裏,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(hé)成本的目的。(無(wú)線充電暫時不介紹)
可以看出,其實新能(néng)源車的電力電子相關的零部件並沒有很多,大部分結構也相(xiàng)對簡單。並(bìng)且(qiě)隨(suí)著新(xīn)能源車的發展,車載充電機和48V DCDC可能會逐漸消失(shī)。最核心的電力電子零部件,還是(shì)Inverter和高壓轉低壓(yā)DCDC,前者的相對技術含量和利潤都更高(gāo)。但由於這兩個(gè)零部件的結構相對簡單,隨著之後的設計逐漸趨於(yú)成熟穩定(dìng),純電力電力工程師的發(fā)揮空間還會有多少,也就(jiù)不得而知了,需要時間檢驗。