電機控製器(Inverter)
電機控製器是新能源車最重要的電力電子零部件,DC側(cè)與動(dòng)力電池相連,AC側與(yǔ)電(diàn)機相連。主要功能是將電池儲存的化學能轉換成電機的動能,從(cóng)而(ér)驅動整車運行。
電機控製(zhì)器的最大功率一(yī)般有小幾百kW,相對其他零(líng)部(bù)件功率非常大,因此(cǐ)對可靠性要求非(fēi)常高。從電力電子的角度,設計的難點在於大功率IGBT模塊和電(diàn)機控製算法。
2. 高壓轉低(dī)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(diàn)池和負載相連。主(zhǔ)要(yào)功能是通(tōng)過(guò)動力(lì)電池為12V電池和所有12V負載(zǎi)供電,保證整車的正常運行。
目前高壓轉低壓DCDC的峰(fēng)值功率一般不超過3.5kW,但隨著後續(xù)自動駕駛零件等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(zhuǎn)低壓(yā)DCDC的設計也會(huì)是很大的考驗(yàn)。設計的主要(yào)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電池側的電(diàn)流也非常大,並且絕大部分(fèn)時間DCDC都工作在半載以下,因此比較限製拓撲的選擇和(hé)輕載的效率。
3. 48V DCDC
48V DCDC隻(zhī)用於輕混,48V DC側(cè)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的主要區別在於沒有變壓器隔離,原因是48V在人體安全電壓範圍內。這一需求變化就直接導致了整個拓撲結構的變化(huà)。
隨著輕混(hún)逐漸過渡到PEV和BEV,48V DCDC也會逐漸消失。
4. 車載(zǎi)充電(diàn)機(OBC)
車載充(chōng)電機的AC側與(yǔ)AC電網/AC負載相連(lián),DC側與動力電池相(xiàng)連。主要(yào)功能(néng)是從AC電網給動力電池充電/從動力電池給AC負載供電。
目前絕大多數車載充電機的(de)功(gōng)率不大於11kW。更大功率的車載充電機在電網(wǎng)規格適應性(xìng)、散熱條件等方麵不一(yī)定占優。
由於在整車行駛的過程中,車載充電機是不工作的,因此(cǐ)車(chē)載充電機的功能安(ān)全需求是電力電子零(líng)部件中最低的。但是(shì)由於結構相對其他(tā)電力電子零部件更為複雜,電(diàn)力電子(zǐ)方麵的優化(huà)空間又是最大的。可(kě)以說是一個“不太汽車”的零部件。
5. 集成
零部(bù)件集成是目前的大趨勢。目(mù)前比(bǐ)較流行的有三合一電橋(電機控製器+電機+變速箱)、CharCon(高壓(yā)轉(zhuǎn)低壓DCDC+車載充電機)。過去還出現過INVCHAR(電機控製(zhì)器+車載充電機)、INVCON(電機控製器+高壓轉低壓DCDC)等產品(pǐn)。
集成方式可以是機械集成,即將(jiāng)兩塊單獨的電力電子PCB放在一個機械結構裏(lǐ),不涉及電集成。也可(kě)以是電集成、磁集成,即共用部分(fèn)器(qì)件和磁元(yuán)件,以達到節(jiē)省空(kōng)間(jiān)和成本的(de)目的。(無線充電暫時不介紹)
可以看(kàn)出,其實新能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。並且隨著新能源車的發展,車載充電機和48V DCDC可能會逐漸消失。最核心的電力(lì)電子零部件,還是Inverter和高壓轉低壓DCDC,前者(zhě)的相對技(jì)術含(hán)量(liàng)和利潤都更高。但由於這兩個零部件的結構相對簡單,隨著之後的設(shè)計逐漸趨於成熟穩定,純電力電力工(gōng)程師的發揮空間還會有多少,也就不得(dé)而知了,需要時間檢(jiǎn)驗。