新能源汽車高壓系統(tǒng)的組成與各部件功能介紹

一、引言
最近好多朋友在公眾號后臺留言希望了解一下高壓部分的內(nèi)容，經(jīng)過一周的各種查文獻資料再結(jié)合之前的一些項目經(jīng)歷，大概整理了一下。個人經(jīng)驗，有不對的地方，請幫忙指正。本文主要介紹組成電動汽車的各個高壓部件及其作用。
在電動汽車上，整車帶有高壓電的零部件有動力電池，驅(qū)動電機，高壓配電箱(PDU)，電動壓縮機，DC/DC，OBC，PTC，高壓線束等，這些部件組成了整車的高壓系統(tǒng)，其中動力電池，驅(qū)動電機，高壓控制系統(tǒng)為純電動汽車上的三大核心部件。
1. 電池包與動力電池管理系統(tǒng)BMS
與傳統(tǒng)的燃油車不同，新能源電動車的整車動力來源是動力電池，而不是發(fā)動機。因為，純電動汽車直接使用電能，不需傳統(tǒng)燃油車一樣，將燃料燃燒，將產(chǎn)生的排放物排進大氣，也因此，為了減少環(huán)境污染，新能源汽車的發(fā)展是國家積極扶持的。
動力電池的電壓一般為100~400V的高壓，其輸出電流能夠達到300A。動力電池的容量的大小直接影響到整車的續(xù)航里程，同時也直接影響到充電時間與充電效率。目前鋰離子動力電池是主流，受目前技術(shù)的影響，當(dāng)前絕大部的汽車均采用鋰離子動力電池。
圖1 特斯拉電池包
2. 驅(qū)動電機與電機控制器MCU
電機控制器MCU將高壓直流電轉(zhuǎn)為交流電，并與整車上其他模塊進行信號交互，實現(xiàn)對驅(qū)動電機的有效控制。
驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動汽車行駛。與傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機將燃料燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)為機械能不同，其工作效率更高，能達到85%以上，故相比傳統(tǒng)汽車，其能量利用率更高，能夠減少資源的浪費。
3. 高壓配電盒(PDU)
高壓配電盒是整車高壓電的一個電源分配的裝置，類似于低壓電路系統(tǒng)中的電器保險盒。高壓保險盒PDU(Power Distribution Unit)是由很多高壓繼電器，高壓保險絲組成，它內(nèi)部還有相關(guān)的芯片，以便同相關(guān)模塊實現(xiàn)信號通信，確保整車高壓用電安全。
圖2 某品牌的高壓配電盒
4. 車載充電器OBC
OBC(On Board Charge)是一個將交流電轉(zhuǎn)為直流電的裝置。因為電池包是一個高壓直流電源，當(dāng)使用交流電進行充電的時候，交流電不能直接被電池包進行電量儲存，因此需要OBC裝置，將高壓交流電轉(zhuǎn)為高壓直流電，從而給動力電池進行充電。
5. DC/DC
在新能源汽車上，DC/DC是一個將高壓直流電轉(zhuǎn)為低壓直流電的裝置。新能源汽車上沒有發(fā)動機，整車用電的來源也不再是發(fā)電機和蓄電池，而是動力電池和蓄電池。由于整車用電器的額定電壓是低壓，因此需要DC/DC裝置來將高壓直流電轉(zhuǎn)為低壓直流電，這樣才能夠保持整車用電平衡。
圖3 某品牌的DC/DC裝置
6. OBC與DC/DC二合一控制器
受整車布置的影響，現(xiàn)在很多車將OBC和DC/DC兩個部件合為一個部件，這個部件通常稱為二合一控制器，它的作用實際上就是OBC與DC/DC兩個部件的功能的組合。
7. 電動壓縮機
傳統(tǒng)車的壓縮機是通過壓縮機電磁離合器的吸合，促使發(fā)動機帶動壓縮機運轉(zhuǎn)。電動車沒有發(fā)動機，它的壓縮機是通過高壓電源直接驅(qū)動的。為了與傳統(tǒng)車的壓縮機區(qū)別，這里將電動車上的空調(diào)壓縮機稱為電動壓縮機。
8. PTC加熱器
傳統(tǒng)車上空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)的熱源是引入發(fā)動機冷卻后的冷卻液的熱量，這個在新能源車上是不存在的，因此需要專門的制熱裝置，這個裝置被稱為空調(diào)PTC。PTC(Positive Temperature Coefficient)的作用就是制熱。當(dāng)?shù)蜏氐臅r候，電池包需要一定的熱量才能正常工作，這時候需要電池包PTC給電池包進行預(yù)熱。
9. 高壓線束
高壓線束將高壓系統(tǒng)上各個部件相連，作為高壓電源傳輸?shù)拿浇?。區(qū)別于低壓線束系統(tǒng)，這些線束均帶有高壓電，對整車的高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定允許影響很大。高壓線束設(shè)計的安全性是我們主要考慮的。
三、結(jié)語
以上就是電動車的高壓系統(tǒng)的組成，為加深理解，看完了請做以下思考:
思考:以上各個零部件之間是如何進行關(guān)聯(lián)的?其高壓電是如何進行流向的，高低壓電是怎樣進行轉(zhuǎn)化的?