带你了解纯电动汽车高压电气系统
>>>> 引 言
纯电动汽车是以动力电池为能源，其电气系统包括高压电气系统、低压电气系统及 CAN 通讯信息网络系统。本文粗浅的介绍高压电气系统的组成及其发展趋势。
>>>> 高压电气系统的组成
在纯电动汽车上，高压电气系统主要是负责启动、行驶、充放电、空调动力等。主要包括电池系统、动力总成、高压电控系统、充电系统、高压设备，及其线束系统。
电池系统
动力电池 PACK 总成：电动汽车的“心脏”，为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。动力电池为高压直流电，其工作电压一般为 100~400V，输出电流可达到 300A。三元锂电池是目前的主流。
一般来说，电动汽车动力电池 PACK 由以下几个部分构成：动力电池模组， 结构系统，电气系统、热管理系统，电池管理系统（BMS）。
动力总成
电动汽车的动力总成主要由驱动电机与电机控制器（MCU）共同组成。
电机控制器 MCU：将高压直流电转为交流电，并与整车控制器及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：按照电机控制器的指令，将电能转化为机械能，输出给车辆的传动系统。同时，也可以将行驶中产生的机械能（如制动效能），转化为电能，通过车载充电器输送给动力电池。当前主流驱动电机是永磁同步电机和三相交流异步电机（特斯拉）。
高压电控系统
高压配电盒（PDU）：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。
维修开关：介于动力电池和 PDU 之间，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。通常也会集成在 PDU 上
电压转换器（DC/DC）：将动力电池的高压直流电转化为整车用电器需要的低压直流电，供给蓄电池，以能够保持整车用电平衡。
车载充电器（OBC）：将交流电转为直流电的装置。
受整车布置的影响，越来越多车型趋向于将 DC/DC 与 OBC 整合为二合一控制器，甚至将 PDU、DC/DC 与 OBC 整合为三合一控制器。
充电系统
快充口：输入高压直流电，可以直接通过 PDU 给动力电池充电。
慢充口：输入高压交流电，需要经过 OBC 进行转化后，再通过 PDU 给动力电池充电。
高压设备
电动汽车上的电动设备主要包括转向助力系统、制动系统、电动空调和电加热设备。
转向助力系统：由变频驱动器和转向助力油泵组成，协助车辆转动方向盘， 减轻人驾驶车辆的负担。
制动系统：由变频驱动器和电动空压机组成，给制动系统、悬挂系统提供压缩空气，实现制动功能。
电空调压缩机和 PTC 加热器：为了调节车辆内部空间温度，电动汽车上设置冷暖空调或者空调配 PTC 加热。空调和加热器是电动汽车上的用电大户。
线束系统
电动汽车电气系统上各个部件通过线束相连，既有高压线束也有低压线束。
高压线束是高压电源传输的媒介，可以看作是电气系统的“大动脉血管”，将动力电池系统“心脏”—动力电池的动力不断输送到各个需要的部件中。
低压线束则可以看作电气系统的“神经网络”和“毛细血管”，除了满足传统燃油汽车线束的功能之外，还负责强电控制单元模块功能实现。
>>>> 高 压 电 气 系 统 发 展 趋 势
电动汽车的系统高压电气系统正逐渐向着集成化、模块化发展，逐渐衍生出了电动汽车“三大件”：电池系统、动力总成、高压电控。
1、高压电控的集成化
特点：成本降低、空间节省、高压线束减少、可靠性增强。
2、驱动系统的集成化
特点：结构紧凑、可靠性高、成本低、效率高。
3、高压电气系统总集成
特点：成本降低、集成度高、电效率高、简化生产工艺。
4、电池系统性能的提升
特点：安全、能量密度提高、功率密度提升、SOC 精度提升、循环寿命提升。
动力电池关键材料国产化进程加快，性能指标稳步提升，成本明显降低;单体、电池包、BMS 等方面的安全技术研究全面推进。
性能：磷酸铁锂动力电池单体比能量最高达到 150Wh/kg，三元锂电池单体比能量最高可达到 230Wh/kg;
成本：动力电池整体呈下降趋势，动力电池系统成本一降至 2 元/瓦时以下; 产能：我国动力电池产能达到 100GWh。
趋势：CATL、比亚迪、国轩等动力电池电芯生产企业通过自主生产、注资、合资等方式逐步向上游材料产业链延伸。
上一篇：电动汽车用高压电缆的设计和开发
下一篇：国标、美标、欧标电缆中的耐温等级区别
返回列表