【干货分享】新能源汽车大小三电系统解析
三电系统新能源汽车的核心是三电系统：电池、电机、电控。电驱动系统中还可以分为“大三电”和“小三电”。?一般来说：大三电包括：驱动电机、电控、变速器；一种小三电分类包括：高压配电盒PDU、车载充电机OBC和DC/ ...
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| 三电系统 新能源汽车的核心是三电系统：电池、电机、电控。 电驱动系统中还可以分为“大三电”和“小三电”。? 一般来说： 大三电包括：驱动电机、电控、变速器； 一种小三电分类包括：高压配电盒PDU、车载充电机OBC和DC/DC变换器，扮演交直流能量转换和传输重要功能。 另一种传统小三电分类：电动空调、电动助力转向、电动（助力）制动系统。 大三电包含三大总成部件：
   新能源汽车的电驱动系统在高温、高湿、振动的复杂工作环境下，基于实时响应的软件算法，高频精确地控制电力电子元器件的功率输出特性，实现对驱动电机的控制，最终通过精密机械零部件对外传输动力。 小三电同样包含三个总成：
其主要功能为提供电力转换及电池的充放电功能，车载电源作为新能源汽车动力总成中的重要组成部分，必须满足功率密度大、体积小、质量轻、抗干扰能力强、可靠性强、寿命长等特点。 系统集成化为确定性趋势，是技术发展和成本压力下的选择。电驱动系统集成化是未来确定性的趋势，同时集成化产品也增加了行业的进入壁垒，技术层面，集成化程度更高的产品优势包括：机械方面壳体、轴等部件上能够做到集成化，这样减少了使用零件的个数与部件的重量，节省了成本；电气方面大三电集成能够减少控制器与电机相连三相线的长度，效率提升的同时也节省了线束成本，密闭的壳体空间内使电磁兼容方面的性能也能够提升；小三电方面共电路板设计也能够降低成本和产品体积。 系统层面，集成产品由一家来供应也可在最初始阶段就进行优化设计达到系统的成本最优，节省成本的同时也节省空间，在整车装配更迅速快捷。商务层面，供应商集成化的产品增大了系统的复杂度，客户的粘度也更高；主机厂减少了集成工作，对供应商更好管理，且集成产品价格更具优势。?  随着电驱动产品集成化的进一步提升，除电机、电机控制器、减速器之外，高压分线盒、DC/DC、充电机OBC等零部件也可能集成进去，形成功能更全的多合一动力总成系统。华为等厂商都已经发布了N合一的大集成系统。  新能源汽车的核心零件可分为三部分：动力电池，电驱（电机控制器，电机，减速器），小三电（PDU+DC+OBC）；原因每一部分的技术与其它部分相对独立，且有整合提升空间。 不同车型小三电的组合方式不同，PDU原理不同，连接器不同，功率需求不同，控制引导电路实现方式不同，导致不能通过规模化降低成本。因此，如何把小三电有机分解易于规模化是行业研究的重点和难点。?  图 整车高压原理 设计小三电中PDU的方案之前，首先是整车的高压原理，如图所示，主正、负接触器集成在动力电池内部，优点在于安全，集成在BDU内部，可以模块化。 电驱与直接连接不通过PDU，优点是避免了电驱与其它高电压器间的电磁干扰，行车过程中，电驱会产生较大的干扰，可能影响到压缩压机控制器，DCDC等。其它的高压电器连接PDU，这样PDU与动力电池的电缆只需要用到6mm2，大大降低高压电缆的成本。 小三电的故障率较低时，便可以跟特斯拉一样做到动力电池内部。 车载电源与民用电源的差别在于应用环境和参考标准不同，OBC与DCDC需要低电压控制器的标准，如EMC需满足CISPR25的Class3，同时OBC又属于连接低压供电系统的设备，需满足CISPR16的ClassB，零件供应商须精通两个领域的技术，设计难度很大，相当于设置了一个很高的门槛，只有很少几个供应商可以做好，对提升行业技术能力不利。 如果把OBC的功率模块和控制模块分开是不是可行，功率模块的电性能参考连接低电压供电系统设备，结合整车对振动试验如ISO16750-3要求；控制模块同时整车低压系统和功率模块交互，控制模块的功能可以集成在VCU中，控制模块用于对功率模块的控制，如功率模块的开关控制、输出功率控制、诊断功能、对控制模块的保护功能、热管理、与整车交互的功能软件等，控制模块的软件由车载控制器软件开发经验丰富的整车来做，如果功能上可以实现，那么把复杂的OBC和DCDC分解成，功能单一的功率模块和控制模块（集成于VCU）成为可能。  图 更改软硬件的充电机 按上述思路，我们在现在的小三电的OBC部分和VCU做了改制，把OBC原有的，CC、CP电路，电子锁驱动及检测等硬件及功能屏蔽，只留了以下硬件接口，参见表1所示，更改后的充电机总成参见上图所示。 VCU为自主设计，已经预留了CC、CP检测，电子锁驱动及状态检测等功能，唯一需要增加的是由VCU与功率模块的功率使能信号，VCU如图所示。  图 改制过的VCU OBC的软件包括三个功能，一是ACDC变换及基本的自我保护功能，二是把状态信号报给VCU，VCU做诊断，三是通过CAN和Enable硬线实现开关功能。  图 充电系统流程图 上、下电逻辑如下：CP唤醒VCU后，VCU通过CAN唤醒OBC，VCU检测CC和CP的状态正常后闭合S2，此时充电桩输出交流220V，VCU给出OBC功率控制高电平，OBC根据VCU给出的电压、电流请求正常输出。当充电完成或是充电故障，VCU拉低功率使能信号，OBC停止输出，之后整车走休眠流程，具体流程图参见上图所示，由于流电子锁控制较简单不是核心内容，流程图不体现。  ???版权声明：以上文章来源“旺材电机与电控”，版权归原作者所有，仅用于学习交流参考。如若所发文章涉及侵权，请联系我们，我们将予以删除。 |
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