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电动汽车电池充电的次要处理方案

缩小字体  减少字体 公布日期:2016-06-13 19:18:13   泉源:新动力汽车网  编辑:环球新动力汽车网  阅读次数:5763
中心提示:惯例动力汽车上的大少数新电子零碎(除自动平安、自主驾驶和信息文娱零碎之外)都可以被用于更大水平的协助完成能量节流,比方经过直喷技能、起停零碎和车身BLDC电机驱动等车声和底盘电子方法。二氧化碳排放法例(限定

    惯例动力汽车上的大少数新电子零碎(除自动平安、自主驾驶和信息文娱零碎之外)都可以被用于更大水平的协助完成能量节流,比方经过直喷技能、起停零碎和车身BLDC电机驱动等车声和底盘电子方法。二氧化碳排放法例(限定95克/千米)推进了对进步燃料服从及汽车电气化程度的紧急需求,特殊是在交通忙碌的市中央区和多数市,需求明显低落CO2和颗粒物排放,以维持氛围质量。
    下列要素代表和影响着电动汽车(EV)的将来趋向及乐成开展:
    ●电池技能–能量密度、尺寸和价钱
    ●行驶里程及服从
    ●充电功能、工夫及根底设备建立
    ●价钱、鼓励和税收政策
    ●牢靠性和维护本钱
    ●平安性
    当车发作碰撞变乱时,电子零碎需求与一切储能元件(如电池、电容和理性元件)断开衔接。间接打仗高电压会对司机、搭客和告急救济职员形成严峻身材损伤。为了开释诸如这些储能元件中的能量,需求立刻衔接电阻性假造负载。
    智能能量办理对确保一切平安相干的使用(如制动、转向、雨刷、照明和主动平安零碎等)在远程驾驶时期的正常任务非常很紧张的。除了在功耗思索上具有最高优先级的平安电子零碎,别的舒服电子零碎也需求被重点思索。冬季的空调,以及夏季的客厢供温暖车窗除雾是古代汽车必需具有的功用和设置装备摆设。电动汽车设计中的宏大应战是增加这些大功率负载的耗电量。
    接上去最紧张的义务是在汽车运转(特殊是停车时)的地区提供充足多的充电站。疾速充电对终极用户十分紧张,由于通常没有效户会情愿为充溢电而等候两个小时以上的工夫。在下班、商务访问或购物时期,古代电动汽车必需是充溢电的。别的,鼓励步伐必不行少,如打折步伐、替换动力及增加停车资。
    电动汽车的一个必不行少的配套元件是电池充电零碎。其次要功用是将交换电(AC)转换为直流电(DC),实行功率因数校正(PFC)功用,以及婚配电池零碎的充电制度(charging profile)。
    电池充电有两种次要处理方案以及各自的劣势:
    1. 车载(On-board):来自电网的单相和三相交换充电
    - 易于衔接电网。
    - 无需大型充电根底设备。
    2. 非车载(Off-board):超疾速和大直流点非车载充电
    - 短工夫、高功率、快充功能
    - 带通用大功坦白流充电机的充电根底设备
    车载充电零碎的一个要害局部是完选集成于车身网络的AC/DC转换器。它将汽车衔接至好流电网并将交换电转换为直流电。由于是高电压使用的缘故,包管平安变得十分紧张并在使用时需求遵照相应的规范。一切电子零碎都需求满意这些汽车级质量规范。
    另一个选择是运用非车载DC/DC充电机向电动汽车输出高压直流电来代替交换电的方案。这种方案可以提供十分高功率的充电功用,不需求车载充电器,可协助加重车载充电器给车身带来的分量和节流很大的空间,只是依然担任电池充电阶段的控制以及与非车载充电机的通讯。这使汽车阔别交换电压并不必去担心其带来的相干平安隐患,别的还可以低落了ECU能够会接受的霎时尖峰电压。市场上已有此类最大功率可达 50 kW 的产业充电机,它们未来会逐渐投入到交通根底设备中去,如停车区和大众汽车站。
    第三种办法是现已初露眉目的无打仗感到充电。其目标是提供一种简直无处不在的充电设备,以增加充电工夫,以及提供简直即时的充电效劳。
    半导体自动和主动器件行业都需求设计新元件来低落电动汽车控制器和实行器的本钱。此中机电一体化+ 高压驱动的处理方案是优化牢靠性和进步服从的要害局部。多相转换器和逆变器是被重点存眷的使用范畴。一切次要元器件厂商都在研发高性价比的新元件和新技能,以满意大功率和高能量品级使用的需求。
    电动汽车中的次要元件有:
    ●用于电动机驱动和逆变器的IGBT模块
    ●高压MOSFET
    ●大电流滤波电感
    ●立体变压器
    ●光耦
    ●固态继电器
    ●高压分压电阻
    ●PTC热敏电阻限流器
    ●高压二极管
    ●整流桥模块
    主动元件需求更多空间并具有较高的本钱。其设计也比半导体自动元件模块的设计更要害。新电路拓扑努力于进步电路的开关频率,可以减小主动元器件(如变压器、滤波器和储能元件)的尺寸。这些拓扑包罗可以用到的直流母线滤波的薄膜电容、用于直流母线或缓冲的铝电容,以及用于高压和大电检测的检测电阻。立体变压器有对高开关频率电路的共同处理方案,并可在高压DC/DC转换器使用中提供最佳服从。
    用于电动汽车的电子驱动分为两类:
    ●高压使用(150VDC- 550VDC电池线路)
    ●高压使用(12 V负载)
    使用于从高压锂电子电池转换到12 V输入的DC/DC降压转换器次要实用于100 W及以下的低功率负载。需求尽能够做高这些这些转换器的全体服从。
    电动汽车面对的最大应战之一是确保运用高压半导体驱动的电机驱动的服从。别的,人身平安也是一个紧张担心。为防止高压开关呈现火花,需求运用假造能量电阻对电池和其他元件放电,这可以疾速消弭能量,以防止动怒。告急断开电池衔接是另一个需求优化的范畴,需求对现在大而重的方案停止重新设计。
    好像惯例汽车一样,电动汽车的零碎设计工程师也想增加元器件的数目。完成该目的的一个例子是在3 kV功率品级及以下使用中,具有优秀精度特性的新系列分压电阻。这些外表装置的高压分压电阻可以代替传统使用的20-40个单电阻。它们在现在用作浮点分压器,用来检测电路板零碎的电压波动性,以及支持压降调理,以进步服从。
    电动汽车的种种零件都随同着其特有的应战。比方,用于空调紧缩机的电机驱动需求十分高效的断绝型DC/DC转换器。在这种使用的设计中,具有极低高度的分立元件起偏重要作用。
    当电压在 30VAC和 60VDC以上时需求增强对人体的电击防护。高压(12 V数字/模仿零件与高压端子间的电流断绝必不行少。
    下列这些范畴会遭到规范化的影响:
    ●能量贮存零碎
    ●汽车技能(电力电子和传动零碎)
    ●产物和操纵平安(电气平安和功用平安)
    ●电磁兼容(EMC)
    ●插电式充电机(车载和非车载充电)
    电动汽车现在可支持短间隔行驶(均匀每天50公里,最多100公里),但还不克不及满意远间隔行驶(大于150公里)的需求程度。由于现在电动汽车终极用户的价钱高于惯例汽车,以是投资于充电根底设备和开展替换动力(次要靠当局力气和鼓励步伐)可促进纯电动汽车(BEV)的大范围开展。
   
 
要害词: 电动汽车 处理方案 电池充电


 
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