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新能源电动汽车的小三电系统#xff0c;一般指车载充电机(OBC)、车载 DC/DC 变换器#xff0c;和高压直流配电盒(PDU)。一辆纯电动汽车一般配备一台OBC 和一台车载 DC/DC 变换器。OBC将外部输入的交流电转化为直流电输出给电池#xff0c;DC/DC衔接…小三电系统
新能源电动汽车的小三电系统一般指车载充电机(OBC)、车载 DC/DC 变换器和高压直流配电盒(PDU)。一辆纯电动汽车一般配备一台OBC 和一台车载 DC/DC 变换器。OBC将外部输入的交流电转化为直流电输出给电池DC/DC衔接高压动力电池与车载低压系统为低压用电器供电。较传统燃油车新能源汽车的核心在于“三电系统”(电池总成、电机总成和电控总成)。电池总成主要包括电池和电池管理系统(BMS):电机总成主要包括电机、电机控制器等:电控总成包括 OBC、车载 DCIDC 变换器、电动空调、PTC、PDU 和其他高压部件其中OBC、车载 DC/DC 变换器为主要部件。
“小三电”是衔接新能源汽车三种不同电压、为“三电系统”提供匹配电源的能量枢纽,其失效会间接导致汽车无法启动。车载电源助力完成电能从汽车外部传输至内部各部件。从能量的输入开始来看OBC的一端连接新能源汽车的充电口当充电桩为新能源汽车充电时OBC 将外部输入的民用单相交流电(220V)或工业用三相交流电(380V)转换为动力电池可以使用的直流电压充入动力电池中。车载DCIDC变换器则将动力电池输出的高压直流电转换为 12V、24V、48V等低压直流电为仪表盘、车灯、电动转向等低压车载电器或设备提供电能。 车载充电机(OBC) 车载充电机(OBC)
车载充电机(OBC):外部输入的交流电转直流为动力电池充电车载充电机(On-board chargerOBC)是一种电池充电装置将外部输入的交流电转化为直流电输出给电池。OBC用于通过充电补能的新能源汽车其输出电压与车载电池充电要求一致OBC 受控于BMS、VCU能够动态调节充电电流、电压参数同时提供充电时的多种保护措施。OBC 按照电能能否双向传递可分为单向OBC和双向OBC双向OBC除了为电池充电还可以将动力电池的直流电逆变为交流电、输送给地面电气设备或电网。
OBC 一般采用两级式架构电路拓扑结构设计影响功率密度。OBC按照连接方式可分为传导式充电机和感应式充电机。传导式是指通过充电线束将电能充入动力电池中感应式则是利用电磁转换进行电能的无线传输。目前以传导式为主感应式小范围应用于公交车等公共充电领域。传导式OBC主要分为单级式和两级式目前两级式为主流架构即由两级结构组成前级AC/DC矫正模块用于功率因数校正(APFC)在交流电转换为直流电的过程中可减少电能损耗;后级 DC/DC变换模块用于实现隔离、调节电压至适用于动力电池系统。各级拓扑结构的设计影响OBC的功率密度拓扑结构是指电路中不同类型的功率器件、电磁元件等的连接方式。
车载 DC/DC变换器 车载 DC/DC变换器
车载 DC/DC变换器:动力电池输出的高压电转低压为低压部件供电车载 DC/DC 变换器是一种街接高压动力电池与车载低压系统的装置为低压用电器供电。直流/直流变换器(DC/DC变换器)可以将动力电池输出的高压直流电转变为用电设备和低压蓄电池可直接使用的低压直流电具有低电压高电流的特点。动力电池输出的电压较高通常为100V~400V甚至是800V架构不能被车辆中的用电器直接使用因此需要降压型的DC/DC变换器将高压直流电转换为恒定的12V、14V、28V或48V低压直流电才能为灯光照明、电动车窗、刮水器、除霜器、仪表系统、娱乐系统、电池管理系统、驾驶控制、电动座椅、喇叭等用电器供电或给蓄电池充电。纯电动汽车包含动力电池和低压蓄电池两种电池动力电池是纯电动汽车的核心驱动力通过外部电源进行充电可以回收和存储部分制动能量;而车灯、空调、音响等低压用电设备无法直接从高压动力电池取电而是从低压蓄电池取电或通过车载 DC/DC 变换器从高压动力电池取电,低压蓄电池中储存的能量也是通过车载 DC/DC变换器从高压动力电池取电获得。
车载 DC/DC 变换器通过开关管调控电压。车载DC/DC 变换器的一般由开关管、电感、电容等电子元件组成。DC/DC 变换器通过开关管的打开与关闲控制输入电压的占空比实现对于输出电压的调节。当高压电池系统输出的直流电压经过 DC/DC 变换器时开关管会周期性地打开和关闭从而使电感和电容在开关管的控制下将电压转换为需要的电压水平并在输出端口输出稳定的电压。
PDU高压配电单元 PDU
PDU(Power Distribution Unit)高压配电单元功能是负责新能源车高压系统中的电源分配与管理为整车提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能保护和监控高压系统的运行。PDU通过母线和线束电连接高压元件为新能源汽车高压系统提供充放电控制、高压元件上电控制、电路过载和短路保护、高压采样、低压控制等功能并对高压系统的运行进行保护和监控。通过母排及线束将高压元器件电连接为新能源汽车高压系统提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能等保护和监控高压系统的运行。
PDU也能够集成BMS主控、充电OBC模块、DCDC模块、PTC控制模块等功能与传统PDU相比多了整车功能模块功能上更加集成化结构上更复杂具有水冷或是风冷等散热结构。PDU配置灵活。
车载电源集成产品:以OBC、DCIDC为核心的集成产品得益于节省空间、简化布局、提升效率、降低成本等优势车载电源集成产品逐渐成为主流产品。车载电源集成产品是指将OBC、车载DC/DC变换器、PDU等多个部件通过共享电路、结构件等方式集成后的车载电源系统产品。
