惯例动力轿车上的大多数新电子体系(除自动安全、自主驾驭和信息文娱体系之外)都可以被用于更大程度的协助完成能量节约,例如经过直喷技能、起停体系和车身BLDC电机驱动等车声和底盘电子方法。二氧化碳排放法规(约束95克/千米)推动了对进步燃料功率及轿车电气化水平的急迫需求,特别是在交通繁忙的市中心区和大都市,需求明显下降CO2和颗粒物排放,以保持空气质量。
下列要素代表和影响着电动轿车(EV)的未来趋势及成功开展:
●电池技能–能量密度、尺度和价格
●行进路程及功率
●充电功用、时刻及基础设备建造
●价格、鼓励和税收政策
●可靠性和保护本钱
●安全性
当车产生磕碰事端时,电子体系需求与一切储能元件(如电池、电容和理性元件)断开衔接。直触摸摸高电压会对司机、乘客和紧迫救援人员形成严峻身体损伤。为了开释比如这些储能元件中的能量,需求当即衔接电阻性虚拟负载。
智能能量办理对保证一切安全相关的运用(如制动、转向、雨刷、照明和被迫安全体系等)在远程驾驭期间的正常作业很是很重要的。除了在功耗考虑上具有最高优先级的安全电子体系,此外舒适电子体系也需求被要点考虑。夏日的空调,以及冬天的客厢供温暖车窗除雾是现代轿车有必要具有的功用和设备。电动轿车规划中的巨大应战是削减这些大功率负载的耗电量。
接下来最重要的使命是在轿车运转(特别是泊车时)的区域供给足够多的充电站。快速充电对最终用户十分重要,因为一般没有用户会愿意为充满电而等候两个小时以上的时刻。在上班、商务访问或购物期间,现代电动轿车有必要是充满电的。此外,鼓励办法必不可少,如打折办法、代替动力及削减泊车费。
电动轿车的一个必不可少的配套元件是电池充电体系。其首要功用是将沟通电(AC)转换为直流电(DC),履行功率因数校对(PFC)功用,以及匹配电池体系的充电准则(charging profile)。
电池充电有两种首要解决计划以及各自的优势:
1. 车载(On-board):来自电网的单相和三相沟通充电
– 易于衔接电网。
– 无需大型充电基础设备。
2. 非车载(Off-board):超快速和大直流点非车载充电
– 短时刻、高功率、快充功用
– 带通用大功率直流充电机的充电基础设备
车载充电体系的一个要害部分是彻底集成于车身网络的AC/DC转换器。它将轿车衔接至沟通电网并将沟通电转换为直流电。由所以高电压运用的原因,保证安全变得十分重要并在运用时需求遵从相应的规范。一切电子体系都需求满意这些轿车级质量规范。
另一个挑选是运用非车载DC/DC充电机向电动轿车输入高压直流电来代替沟通电的计划。这种计划可以供给十分高功率的充电功用,不需求车载充电器,可协助减轻车载充电器给车身带来的分量和节约很大的空间,仅仅依然担任电池充电阶段的操控以及与非车载充电机的通讯。这使轿车远离沟通电压并不用去忧虑其带来的相关安全隐患,此外还可以下降了ECU可能会接受的瞬间尖峰电压。市场上已有此类最大功率可达 50 kW 的工业充电机,它们将来会逐渐投入到交通基础设备中去,如泊车区和公共轿车站。
第三种方法是现已初露端倪的无触摸感应充电。其意图是供给一种简直无处不在的充电设备,以削减充电时刻,以及供给简直即时的充电服务。
半导体自动和被迫器材职业都需求规划新元件来下降电动轿车操控器和履行器的本钱。其间机电一体化+ 高压驱动的解决计划是优化可靠性和进步功率的要害部分。多相转换器和逆变器是被要点重视的运用范畴。一切首要元器材厂商都在研制高性价比的新元件和新技能,以满意大功率和高能量等级运用的需求。
电动轿车中的首要元件有:
●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
●平面变压器
●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
被迫元件需求更多空间并具有较高的本钱。其规划也比半导体自动元件模块的规划更要害。新电路拓扑致力于进步电路的开关频率,可以减小被迫元器材(如变压器、滤波器和储能元件)的尺度。这些拓扑包含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。平面变压器有对高开关频率电路的共同解决计划,并可在高压DC/DC转换器运用中供给最佳功率。
用于电动轿车的电子驱动分为两类:
●高压运用(150VDC- 550VDC电池线路)
●低压运用(12 V负载)
运用于从高压锂电子电池转换到12 V输出的DC/DC降压转换器首要适用于100 W及以下的低功率负载。需求尽可能做高这些这些转换器的全体功率。
电动轿车面对的最大应战之一是保证运用高压半导体驱动的电机驱动的功率。此外,人身安全也是一个重要忧虑。为防止高压开关呈现火花,需求运用虚拟能量电阻对电池和其他元件放电,这可以快速消除能量,以防止起火。紧迫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计划进行从头规划。
好像惯例轿车相同,电动轿车的体系规划工程师也想削减元器材的数量。完成该方针的一个比如是在3 kV功率等级及以下运用中,具有优异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运用的20-40个单电阻。它们在现在用作浮点分压器,用来检测电路板体系的电压稳定性,以及支撑压降调理,以进步功率。
电动轿车的各种零件都伴随着其特有的应战。例如,用于空调压缩机的电机驱动需求十分高效的阻隔型DC/DC转换器。在这种运用的规划中,具有极低高度的分立元件起着重要作用。
当电压在 30VAC和 60VDC以上时需求加强对人体的电击防护。低压(12 V数字/模仿零件与高压端子间的电流阻隔必不可少。
下列这些范畴会遭到规范化的影响:
●能量贮存体系
●轿车技能(电力电子和传动体系)
●产品和操作安全(电气安全和功用安全)
●电磁兼容(EMC)
●插电式充电机(车载和非车载充电)
电动轿车现在可支撑短距离行进(均匀每天50公里,最多100公里),但还不能满意远距离行进(大于150公里)的需求水平。因为现在电动轿车最终用户的价格高于惯例轿车,所以出资于充电基础设备和开展代替动力(首要靠政府力气和鼓励办法)可促进纯电动轿车(BEV)的大规模开展。