純電動(dòng)汽車高壓電控總成的結(jié)構(gòu)介紹

劉杰

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。目前我國汽車主要以汽油、柴油為燃料，隨著汽車產(chǎn)銷量及保有量的迅速增長，燃油汽車帶來的能源緊張問題也更加突出。基于能源結(jié)構(gòu)安全和環(huán)境保護(hù)壓力，發(fā)展節(jié)能環(huán)保的新能源汽車已成為迫切需求。當(dāng)前我國新能源汽車技術(shù)發(fā)展迅速，市面已經(jīng)推出多款純電動(dòng)汽車，但是絕大多數(shù)民眾對(duì)于純電動(dòng)汽車遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車了解，實(shí)際上純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車區(qū)別并不很大，本文重點(diǎn)向大家普及一下純電動(dòng)汽車上高壓電控總成的知識(shí)。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車；高壓電控總成；比亞迪e5

一、傳統(tǒng)汽車與純電動(dòng)汽車的異同

1、傳統(tǒng)汽車與純電動(dòng)汽車相類似的技術(shù)：包括汽車車身，汽車懸掛系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，喇叭、燈光，升降電機(jī)等等汽車電器。

2、傳統(tǒng)汽車與純電動(dòng)汽車區(qū)別比較明顯的技術(shù)：動(dòng)力系統(tǒng)，高壓電控系統(tǒng)，行駛系中的變速系統(tǒng)。

純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)比較簡單，汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)換為電機(jī)，變速系統(tǒng)也改用更簡單的單速變速箱。但是因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車目前多采用蓄電裝置，充放電之間的直流交流高壓低壓的逆變技術(shù)更為復(fù)雜，所以本文重點(diǎn)普及純電動(dòng)汽車的高壓電控系統(tǒng)。

二、純電動(dòng)汽車上高壓電控總成介紹

以比亞迪e5純電動(dòng)車為例，以下介紹一下純電動(dòng)汽車上的高壓電控系統(tǒng)。

上圖為比亞迪e5純電動(dòng)汽車的高壓電控總成的分解圖。在實(shí)車上，整個(gè)總成一般是裝在鑄鋁或者鋁合金盒子之內(nèi)，并在盒子各處留置有相應(yīng)的端口。

純電動(dòng)汽車的高壓電控總成集成了兩電平雙向交流逆變式電機(jī)控制器（VTOG）、高壓配電箱、DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器、漏電傳感器模塊等部分。

VTOG的主要功能是驅(qū)動(dòng)控制和充電控制。由大容量薄膜電容、VTOG高壓電控主板、IGBT模塊、3相交流輸出帶霍爾電流傳感器等主要原件組成。大容量薄膜電容用于快速吸收回饋制動(dòng)能量，也可作為大功率放電下的輔助動(dòng)力源；IGBT模塊則是電動(dòng)汽車的技術(shù)核心，它通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）的方式控制IGBT開關(guān)，將電流從DC轉(zhuǎn)換到AC（電池到電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)）或者從AC轉(zhuǎn)化到DC（電機(jī)到電池，剎車、下坡時(shí)能量回收）；VTOG高壓電控主板的功能是控制電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)根據(jù)不同工況，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、功率、扭矩和轉(zhuǎn)速等。

高壓配電箱的主要功能是控制充放電。由功率電阻、正極霍爾電流傳感器、主接觸器、交流充電接觸器，直流充電正極接觸器、預(yù)充接觸器直流充電負(fù)極接觸器、預(yù)充電阻等原件組成。其中功率電阻分擔(dān)掉一部分功率；正極霍爾電流傳感器安裝在高壓正極一側(cè)以監(jiān)控高壓端電流值；所有的接觸器負(fù)責(zé)在配電箱內(nèi)不同的線路段進(jìn)行通斷動(dòng)作；而預(yù)充電阻是為了限流，避免剛開始充電時(shí)電池前端的大電容與主繼電器接通時(shí)產(chǎn)生瞬間的大電流，燒毀主繼電器。

DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的功能包括控制高壓交/直流電雙向逆變，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)充、放電功能（VTOG、車載充電器）；實(shí)現(xiàn)高壓直流電轉(zhuǎn)化低壓直流電為整車低壓電器系統(tǒng)供電；實(shí)現(xiàn)整車高壓回路配電功能；直流充電升壓功能；CAN通信、故障處理紀(jì)錄、在線CAN燒寫以及自檢等功能。

漏電傳感器模塊含有CAN通信功能，主要監(jiān)測與動(dòng)力電池輸出相連接的正極或負(fù)極母線與車身底盤之間的絕緣電阻判定高壓系統(tǒng)是否存在漏電，漏電傳感器將漏電數(shù)據(jù)信息通過CAN信號(hào)發(fā)送給電池管理器、VTOG，采取相應(yīng)保護(hù)措施。比亞迪e5采用直流漏電傳感器。當(dāng)高壓系統(tǒng)漏電時(shí)，傳感器會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)給電池管理器，電池管理器接收到漏電信號(hào)后會(huì)根據(jù)漏電情況馬上報(bào)警或者控制馬上斷開高壓系統(tǒng)，防止高壓漏電對(duì)人或者物品造成傷害和損失。

三、小結(jié)

經(jīng)過以上針對(duì)純電動(dòng)汽車上高壓電控總成的結(jié)構(gòu)及功用介紹，我們可以預(yù)見到，純電動(dòng)汽車的一些核心技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，市面上的純電動(dòng)汽車份額會(huì)逐漸增加。隨著充電樁、維修點(diǎn)等配套設(shè)施的完善與鋪開，人們會(huì)逐漸接受新能源汽車并開始大量使用。掌握純電動(dòng)汽車一些必要的基礎(chǔ)知識(shí)，更利于駕駛者在使用純電動(dòng)汽車時(shí)更科學(xué)合理的操作和保養(yǎng)，降低車子因非常規(guī)操作引起的過早損耗，延長其使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]比亞迪汽車e5維修手冊(cè).

[2]《純電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)》.劉競一、汪隨風(fēng)、楊建森. 重慶大學(xué)出版社，2017.8.1

（作者單位：廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院）