帶你了解純電動汽車高壓電氣系統(tǒng)
2019年03月23日 08:37:03 瀏覽量： 文章來源：線束中國
>>>> 引 言
純電動汽車是以動力電池為能源，其電氣系統(tǒng)包括高壓電氣系統(tǒng)、低壓電氣系統(tǒng)及 CAN 通訊信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文粗淺的介紹高壓電氣系統(tǒng)的組成及其發(fā)展趨勢。
>>>> 高壓電氣系統(tǒng)的組成
在純電動汽車上，高壓電氣系統(tǒng)主要是負責啟動、行駛、充放電、空調(diào)動力等。主要包括電池系統(tǒng)、動力總成、高壓電控系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、高壓設(shè)備，及其線束系統(tǒng)。
電池系統(tǒng)
動力電池 PACK 總成：電動汽車的“心臟”，為整車所有系統(tǒng)提供能源。當電量消耗后，也需要給他進行充電。動力電池為高壓直流電，其工作電壓一般為 100~400V，輸出電流可達到 300A。三元鋰電池是目前的主流。
一般來說，電動汽車動力電池 PACK 由以下幾個部分構(gòu)成：動力電池模組， 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)（BMS）。
動力總成
電動汽車的動力總成主要由驅(qū)動電機與電機控制器（MCU）共同組成。
電機控制器 MCU：將高壓直流電轉(zhuǎn)為交流電，并與整車控制器及其他模塊進行信號交互，實現(xiàn)對驅(qū)動電機的有效控制。
驅(qū)動電機：按照電機控制器的指令，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，輸出給車輛的傳動系統(tǒng)。同時，也可以將行駛中產(chǎn)生的機械能（如制動效能），轉(zhuǎn)化為電能，通過車載充電器輸送給動力電池。當前主流驅(qū)動電機是永磁同步電機和三相交流異步電機（特斯拉）。
高壓電控系統(tǒng)
高壓配電盒（PDU）：整車高壓電的一個電源分配的裝置，類似于低壓電路系統(tǒng)中的電器保險盒。
維修開關(guān)：介于動力電池和 PDU 之間，當維修動力電池時，使用它可以進行整車高壓電的切斷，確保維修安全。通常也會集成在 PDU 上
電壓轉(zhuǎn)換器（DC/DC）：將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)化為整車用電器需要的低壓直流電，供給蓄電池，以能夠保持整車用電平衡。
車載充電器（OBC）：將交流電轉(zhuǎn)為直流電的裝置。
受整車布置的影響，越來越多車型趨向于將 DC/DC 與 OBC 整合為二合一控制器，甚至將 PDU、DC/DC 與 OBC 整合為三合一控制器。
充電系統(tǒng)
快充口：輸入高壓直流電，可以直接通過 PDU 給動力電池充電。
慢充口：輸入高壓交流電，需要經(jīng)過 OBC 進行轉(zhuǎn)化后，再通過 PDU 給動力電池充電。
高壓設(shè)備
電動汽車上的電動設(shè)備主要包括轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電動空調(diào)和電加熱設(shè)備。
轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)：由變頻驅(qū)動器和轉(zhuǎn)向助力油泵組成，協(xié)助車輛轉(zhuǎn)動方向盤， 減輕人駕駛車輛的負擔。
制動系統(tǒng)：由變頻驅(qū)動器和電動空壓機組成，給制動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)提供壓縮空氣，實現(xiàn)制動功能。
電空調(diào)壓縮機和 PTC 加熱器：為了調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部空間溫度，電動汽車上設(shè)置冷暖空調(diào)或者空調(diào)配 PTC 加熱。空調(diào)和加熱器是電動汽車上的用電大戶。
線束系統(tǒng)
電動汽車電氣系統(tǒng)上各個部件通過線束相連，既有高壓線束也有低壓線束。
高壓線束是高壓電源傳輸?shù)拿浇椋梢钥醋魇请姎庀到y(tǒng)的“大動脈血管”，將動力電池系統(tǒng)“心臟”—動力電池的動力不斷輸送到各個需要的部件中。
低壓線束則可以看作電氣系統(tǒng)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“毛細血管”，除了滿足傳統(tǒng)燃油汽車線束的功能之外，還負責強電控制單元模塊功能實現(xiàn)。
>>>> 高 壓 電 氣 系 統(tǒng) 發(fā) 展 趨 勢
電動汽車的系統(tǒng)高壓電氣系統(tǒng)正逐漸向著集成化、模塊化發(fā)展，逐漸衍生出了電動汽車“三大件”：電池系統(tǒng)、動力總成、高壓電控。
1、高壓電控的集成化
特點：成本降低、空間節(jié)省、高壓線束減少、可靠性增強。
2、驅(qū)動系統(tǒng)的集成化
特點：結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、成本低、效率高。
3、高壓電氣系統(tǒng)總集成
特點：成本降低、集成度高、電效率高、簡化生產(chǎn)工藝。
4、電池系統(tǒng)性能的提升
特點：安全、能量密度提高、功率密度提升、SOC 精度提升、循環(huán)壽命提升。
動力電池關(guān)鍵材料國產(chǎn)化進程加快，性能指標穩(wěn)步提升，成本明顯降低;單體、電池包、BMS 等方面的安全技術(shù)研究全面推進。
性能：磷酸鐵鋰動力電池單體比能量最高達到 150Wh/kg，三元鋰電池單體比能量最高可達到 230Wh/kg;
成本：動力電池整體呈下降趨勢，動力電池系統(tǒng)成本一降至 2 元/瓦時以下; 產(chǎn)能：我國動力電池產(chǎn)能達到 100GWh。
趨勢：CATL、比亞迪、國軒等動力電池電芯生產(chǎn)企業(yè)通過自主生產(chǎn)、注資、合資等方式逐步向上游材料產(chǎn)業(yè)鏈延伸。
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