技术纯电动汽车高压系统基础扫盲及逻辑
作者:线束工程师散漫 来源:线束工程师(ID:suncve) 昨天我们推送了一篇高压线束的基础知识新能源汽车高压线束高压互锁作用、原理和应用浅析,可能有些朋友看起来还是会有些吃力,今天这篇推送再来介绍一下纯电动汽车整个高压系统的基本组成及功能,各个系统之间又是如何联系的。深入浅出,相信大家会有些收获。 一、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~V的高压,其输出电流能够达到A。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采用锂离子动力电池。 图1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,能够减少资源的浪费。 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。 图2某品牌的高压配电盒 4.车载充电器OBC OBC(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 ,而是动力电池和 。由于整车用电器的额定电压是低压,因此需要DC/DC装置来将高压直流电转为低压直流电,这样才能够保持整车用电平衡。 图3某品牌的DC/DC装置 6.OBC与DC/DC二合一控制器 受整车布置的影响,现在很多车将OBC和DC/DC两个部件合为一个部件,这个部件通常称为二合一控制器,它的作用实际上就是OBC与DC/DC两个部件的功能的组合。 7.电动压缩机 传统车的压缩机是通过压缩机电磁离合器的吸合,促使发动机带动压缩机运转。电动车没有发动机,它的压缩机是通过高压电源直接驱动的。为了与传统车的压缩机区别,这里将电动车上的空调压缩机称为电动压缩机。 8.PTC加热器 传统车上空调暖风系统的热源是引入发动机冷却后的冷却液的热量,这个在新能源车上是不存在的,因此需要专门的制热装置,这个装置被称为空调PTC。PTC(PositiveTemperatureCoefficient)的作用就是制热。当低温的时候,电池包需要一定的热量才能正常工作,这时候需要电池包PTC给电池包进行预热。 9.高压线束 高压线束将高压系统上各个部件相连,作为高压电源传输的媒介。区别于低压线束系统,这些线束均带有高压电,对整车的高压系统的稳定允许影响很大。高压线束设计的安全性是我们主要考虑的。 二、高压系统电气逻辑结构图解 我们已经了解了电动汽车高压系统的组成部件,也对系统中各个零部件及其功能有个大概的印象。现在先给出一个简单的逻辑示意图,帮助大家回忆一下,并借助图示进行理解。 1高压系统部件连接逻辑图解 三、图解说明 建议先自己看一下,想想他们之间的逻辑连接关系,再看接下来的具体介绍。 1.动力电池 动力电池是电动汽车中能源供给装置,需要给整车所有系统提供能源。当电量消耗后,也需要给他进行充电。因此其能源流动既有流出,也有流入。 2.高压配电盒(PDU) PDU可以认为是一个电源中转分配的地方,高压系统中各个组件都需要它进行电量分配。比如高压压缩机,PTC,电机控制器等。 3.维修开关 维修开关介于动力电池和PDU之间,这是个必须的元件。当维修动力电池时,使用它可以进行整车高压电的切断,确保维修安全。 图2某品牌高压维修开关 4.电机控制器与驱动电机 电机控制器将取自PDU的高压直流电转为三相交流电提供给驱动电机。 驱动电机将电能转换为机械能,提供车辆行驶的动力。同时,驱动电机也可以将行驶中产生的机械能(如制动效能),将其转化为电能,最终输送给动力电池进行电量的补充。 5.快充口 快充口的电是高压直流电,可以不经过处理直接通过PDU输送给动力电池进行充电。 6.慢充口 慢充口的电是高压交流电,需要经过二合一控制器中的OBC单元,或OBC(没有二合一控制器,OBC与DC/DC是分离的),进行转化。转化后的高压直流电经过PDU给动力电池充电。 7.DC/DC 为了达到整车电平衡,需要动力电池提供整车用电器的电源,同时能够给 充电。但是动力电池的电是高压电,因此需要通过DC/DC装置,将高压直流电转化为低压直流电。 |
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