電機控(kòng)製器(Inverter)
電機控製器是新能源車最重要的電力電子零部件,DC側與動(dòng)力電池相連,AC側與電機相連。主要功能是將電池儲存的(de)化學能轉換成電機的動能,從而驅動整車運行。
電機控製器的(de)最大功率一般有小(xiǎo)幾百kW,相對(duì)其他零部件功率非常大,因此對可靠性要求(qiú)非常(cháng)高。從電力電(diàn)子的角度,設計的難點在於大功率IGBT模塊和電機(jī)控製算法。
2. 高壓轉低壓DCDC
高壓轉低(dī)壓DCDC的高(gāo)壓DC側也與動力電池相連,低壓DC側與12V電(diàn)池和負(fù)載相(xiàng)連。主要功能是通過動力(lì)電池為12V電池和所(suǒ)有12V負載供電,保證整(zhěng)車的正常(cháng)運行。
目前(qián)高壓轉低(dī)壓(yā)DCDC的峰值功率一般不超過3.5kW,但隨著後續自動(dòng)駕駛零件等12V用電設備的持續增加,所需要的功率會越來越大,對高壓轉低(dī)壓(yā)DCDC的設計也會是很大的考驗。設計的主要難點在於:動力電池和12V低壓電池的電(diàn)壓變化範圍都很大,12V電池側(cè)的(de)電流(liú)也非常大,並且絕大部分時間(jiān)DCDC都(dōu)工作在半載以下,因此比較限製拓撲的選擇和輕載的(de)效率。
3. 48V DCDC
48V DCDC隻用於輕(qīng)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和高壓轉低壓DCDC的主要區(qū)別在於沒有變壓器隔離,原因是(shì)48V在人體(tǐ)安全電壓範圍內。這(zhè)一需求變化就直接導致了整個拓撲(pū)結構的變化。
隨著輕混逐漸過渡到PEV和BEV,48V DCDC也會逐漸消失(shī)。
4. 車載充電機(OBC)
車(chē)載充電機的AC側與AC電網/AC負載相連,DC側(cè)與動力電(diàn)池相連。主要功能是從AC電網給動力電池充(chōng)電/從動力電(diàn)池給AC負載供電。
目前絕大(dà)多數車(chē)載充電機的功率不大於(yú)11kW。更大功率的車(chē)載充電機在電網規(guī)格適應性(xìng)、散熱條件等方麵不一定占優。
由於(yú)在整(zhěng)車行駛的過程(chéng)中,車(chē)載充電機(jī)是不工作的,因此(cǐ)車載充電機的功能安全需求是(shì)電力電(diàn)子零部件(jiàn)中最低的。但是由於結構(gòu)相(xiàng)對其他電(diàn)力電子零部件更(gèng)為複雜,電(diàn)力電子(zǐ)方麵的優化空間又是(shì)最大的。可以說是一(yī)個“不(bú)太汽車”的(de)零部件。
5. 集成
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(電機控製器+電機+變速(sù)箱)、CharCon(高壓轉低壓DCDC+車(chē)載充電機)。過去還出現過INVCHAR(電(diàn)機控製器+車載充電機)、INVCON(電機控製(zhì)器+高壓(yā)轉低(dī)壓DCDC)等產品。
集成方式可以是機械集(jí)成,即將(jiāng)兩塊單獨的電力電子PCB放在一個機械結構(gòu)裏,不(bú)涉及電集成。也可以是電集(jí)成、磁集(jí)成(chéng),即共用部分(fèn)器件和磁元件,以達到(dào)節省空間和成本的目的。(無線充電暫時不(bú)介紹)
可以看出,其實新能源車(chē)的電力電子相關的零部件(jiàn)並沒有很多,大部分結構也相對簡(jiǎn)單。並且隨著新能源車的發展,車載充電機和48V DCDC可能(néng)會逐漸消失。最核心的電力電子零部件,還是Inverter和高(gāo)壓轉低壓DCDC,前者的相對技(jì)術含量(liàng)和利潤都更高。但由於這兩個零部件的結(jié)構相對簡單,隨著之後(hòu)的設計逐漸趨於成熟穩定,純電力電力工程師的發揮空間還(hái)會有多少,也就不得而知了,需要時間檢驗。