新能源汽车电控-新能源汽车电控系统的三大品牌

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  1. 新能源汽车高压电控总成的作用
  2. 电动车驱动电机的大脑—电控

太平洋汽车网新能源汽车电控的作用是控制电机输出扭矩,使车辆行驶,整个电控系统与燃油车的发动机和发动机控制器相当。控制器的能量来源于高压电池组(高压直流,一般300-400v),电机控制器内部通过控制芯片、驱动电路和IGBT等,对不同电机***用不同的控制算法,将直流电转换成交流电,然后输出给电机,再使电机产生扭矩。

新能源汽车电控系统的组成电控技术不是因新能源汽车而出现的,在传统燃油车上,电子控制系统(ECU)也同样重要,它直接负责车辆的信号接收、分析以及作出指令判断。而这项技术在应用到了新能源汽车上后,整车电子控制系统需要承担的责任也将更加复杂,而所谓的电气化架构也因为电控系统的模块增多而成为一家车企核心的技术手段。

做为整台车的总控制台,高效、稳定以及提高车辆综合性能,是电控系统在新能源汽车中承担的重要责任。相比于传统燃油车,汽车在转向电气化后增加了电池组、驱动电机、变速箱(减速器)、动能回收系统等等,而如果再加上自动驾驶和增程式系统的话,电控系统所要承担的责任就更多了,所以在传统燃油车上使用的“单一电子控制器”目前也变成了“车辆中央电子控制器”,从名称上也能够看出电控对于新能源汽车的重要意义。

新能源汽车电控-新能源汽车电控系统的三大品牌
(图片来源网络,侵删)

如果说电机和电池技术决定了一台电动车的硬件价值,那电控则直接决定了车辆的软件处理能力,并且也将帮助电机和电池发挥出最大的硬件潜能。觉得可以用一句话来形容电控的重要性:如果一辆优秀的新能源汽车并非全部来源于电控的好坏,那么一辆糟糕的新能源汽车的原罪可能就是因为电控。

目前一台状态并不算好的新能源车应该包括了续航能力差,最高时速低,驱动系统反应慢等问题,而这其中任何一个状况都和电控系统有着必然的联系。以续航这件事来说,当把所有问题怪罪于车辆电池好坏和容量大小的时候,往往忽视了电控在其中扮演的重要角色。

新能源汽车上的电子控制系统又会被在细分为多个子系统,包括电机控制单元,电池控制单元,动能回收系统以及整车高低压转换系统等等。目前市场中新能源汽车被分为了插电式混合动力、纯电动以及燃料电池系统,三类车型在电池与电机方面属于共性的核心技术,而电控系统则会因为驱动方式的不同而不同,当然其中包含的子系统也有所不同。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

新能源汽车高压电控总成的作用

电控系统被称为新能源汽车的大脑,作为三大核心技术之一,其主要还涵盖了电机控制系统和电池管理系统。新能源汽车电控系统一般包括以下几个部分:

电池管理系统(BMS):负责监测和管理电池组的状态,包括电量、温度、电压等,并对电池进行保护和平衡。

电机控制器(MCU):控制电动机的运行方式和输出功率,根据车速、加速度等参数输出相应的驱动扭矩。

车载充电机(OBC):负责将外部电源(如充电桩)的交流电转化为电池需要的直流电进行充电。

***电源系统(APS):为整个电控系统提供所需的***电力,包括空调、音响等设备的电力供应。

汽车网络通讯系统:各个部件之间的通讯系统,用于传递控制指令、传感器数据等信息。

接口与显示系统:提供人机交互界面,包括中控屏幕、手柄等,方便驾驶员操作控制。

这些部分协同工作,实现了新能源汽车电动化的功能,并实现了电能的高效利用和节约。大到温度管理、充电负载平衡、车辆加减速,小到空调控制、动能回收管理、喷油量多少,都是由电控系统控制,简言之,电控系统其实决定着一辆车开起来到底怎么样。

电动车驱动电机的大脑—电控

太平洋汽车网新能源汽车高压电控总成的作用是通过对接触器的控制来实现将高压电池的高压直流电供给整车高压电器,以及接收车载充电器或非车载充电器的直流电来给高压电池充电,同时含有其他***检测功能,如电流检测、漏电检测等。

高压系统的组成在电动汽车上,整车带有高压电的零部件有动力电池,驱动电机,高压配电箱(PDU),电动压缩机,DC/DC,OBC,PTC,高压线束等,这些部件组成了整车的高压系统,其中动力电池,驱动电机,高压控制系统为纯电动汽车上的三大核心部件。

1.电池包与动力电池管理系统BMS与传统的燃油车不同,新能源电动车的整车动力来源是动力电池,而不是发动机。因为,纯电动汽车直接使用电能,不需传统燃油车一样,将燃料燃烧,将产生的排放物排进大气,也因此,为了减少环境污染,新能源汽车的发展是国家积极扶持的。

动力电池的电压一般为100~400V的高压,其输出电流能够达到300A。动力电池的容量的大小直接影响到整车的续航里程,同时也直接影响到充电时间与充电效率。目前锂离子动力电池是主流,受目前技术的影响,当前绝大部的汽车均***用锂离子动力电池。

特斯拉电池包:

2.驱动电机与电机控制器MCU电机控制器MCU将高压直流电转为交流电,并与整车上其他模块进行信号交互,实现对驱动电机的有效控制。

驱动电机将电能转化为机械能,驱动汽车行驶。与传统燃油车的发动机将燃料燃烧的化学能转为机械能不同,其工作效率更高,能达到85%以上,故相比传统汽车,其能量利用率更高,能够减少***的浪费。

3.高压配电盒(PDU)高压配电盒是整车高压电的一个电源分配的装置,类似于低压电路系统中的电器保险盒。高压保险盒PDU(PowerDistributionUnit)是由很多高压继电器,高压保险丝组成,它内部还有相关的芯片,以便同相关模块实现信号通信,确保整车高压用电安全。

某品牌的高压配电盒:

4.车载充电器OBCOBC(OnBoardCharge)是一个将交流电转为直流电的装置。因为电池包是一个高压直流电源,当使用交流电进行充电的时候,交流电不能直接被电池包进行电量储存,因此需要OBC装置,将高压交流电转为高压直流电,从而给动力电池进行充电。

5.DC/DC在新能源汽车上,DC/DC是一个将高压直流电转为低压直流电的装置。新能源汽车上没有发动机,整车用电的来源也不再是发电机和蓄电池,而是动力电池和蓄电池。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

电动车驱动电机的大脑—电控

电动汽车的驱动电机控制器是整个汽车驱动系统的控制核心,主要有三大功能:

1.? 直流电转交流电,控制电机的转速和扭矩:新能源汽车工作时,在整车驱动系统层面,驾驶动作触发整车控制器VCU下达指令,通过CAN总线传给驱动电机控制器,电机控制器会将电池输送来的直流电转化为交流电,同时控制电流的频率和大小,以此控制电机的转速和扭矩输出。

2.? 交流电转直流电,能量回收:整车在减速刹车时,电机会产生感应交流电,电机控制器可以把交流电转化为直流电,储存到电池中,增加整车的续航。

3.? 旋变和热管理等控制:在动力系统内部,控制器对电机实现调用驱动,是基于由 IGBT 导通的三个定子线圈。而电机所配的旋变会记录下转子位置,经电机控制器解码后,精确实现相应 IGBT 的导通。同时,电机和电机控制器的实时温度通过电机控制器传递给整车控制器VCU,从而控制热管理系统对电机和控制器进行冷却。

电机控制器主要由逆变器(主要部件是 IGBT 功率模块)、逆变驱动电路、控制电路、直流支撑电容、滤波器、壳体等组成,其中IGBT占整个控制器成本的40-50%。

逆变器是电机控制器的核心,其关键部件是IGBT(绝缘栅双极晶体管)功率模块,具体可以参考《电动汽车的心脏IGBT》一文,它可以将电池包提供的直流电转化成交流电,来驱动电机工作,也可以将交流电转化为直流电,进行能量回收,目前主流供应商为英飞凌、安森美、ST等国外厂商,国内目前做的比较好的有中车、斯达、士兰微等,但是跟国外厂商相比,还有一定差距。

电机控制器的硬件通常分为控制板和驱动板,也有一些厂家是二合一的集成板,上图中就是二合一的集成版,控制板主要包括主控芯片、CAN网络、***样电路、旋变电路和电源电路等组成, 可以控制功率模块按照整车控制器要求工作。

直流支撑电容可以简单理解成一个储存电荷的容器,利用其电压不能突变的特性,当有毛刺电流流入时,可以将其储存吸收掉,不会造成母线电压突变。

滤波器可以防止控制器内部的IGBT的开关产生的干扰信号,通过直流线束传导至外部,对外部造成电磁波辐射。一般为LC低通滤波,通过在母线上设置共模电感和电容,将IGBT产生的辐射储存在电感和电容中。

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