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我们都知道对于很多用户来说,选择一款使用和维护都便宜和方便的电动汽车,成为当前一二线城市人群的首选,毕竟用车成本和出行自由度还是让很大一部分消费者趋之若鹜。但是随之而来的就是大家对于电动汽车的电池关注度已经超过了车辆本身。只要是选择电动汽车都会不约而同的去考虑电池耐久性以及综合电耗问题。从而忽视了对于电动汽车控制系统的关注,当前很多人还是对于车辆的控制系统并不熟悉。那么在这里,笔者将为大家详细解读电动汽车或者混合动力汽车在控制方面的核心技术。
电控系统成本约占整车的30%,是电池组之外最为重要的核心部件,成为电动汽车可靠耐用的关键技术
电动汽车的三大件就是电机,电控和电池,消费者购买电动汽车的关注点还是集中于电池组。当然电池组在成本方面依然占据着电动汽车整车价格的大部分,随着国家补贴的降低和生产成本的降低,电池组占据车辆成本的比例也在逐渐下降。而作为控制方面的电控系统,并没有降低多少。反而成为电动汽车价值和成本最为重要的关键技术,很多汽车厂家在电控部件方面并不会投入过多的成本,这就给我们电动汽车带来诸如加速无力,电机功率不高,爬坡能力不足,扭矩过低等现象,而且还表现在空调制冷或者制热的速度不快,导致电量增大而实际的表现并没有我们理想中的那么完美。其中关键的部件就是被称为电动汽车CPU的IGBT模块,目前IGBT模块集中于德国的英飞凌,湖南株洲中车时代电气以及比亚迪,西安永电电气等,当然还有很多细分厂家在这里我就不给大家一一介绍了,下表是国产IGBT厂家,大家可以参考。当然除了德国的英飞凌,西门康之外,还有日本的三菱电机,富士电机,东芝等,这些都是目前在IGBT领域知名的公司,他们所产的IGBT模块占据了很大的市场份额。
除了电动汽车使用之外,高铁,充电桩,工业电机等大量需要IGBT模块进行控制高压电。从这方面我们可以看到,在电动汽车领域电控系统的核心部件是IGBT模块,这也是很多厂商可以控制和降低成本的关键部位,因为IGBT模块的成本在600~1200美元之间,而电动汽车的控制系统除了电机控制器之外,还有电池管理系统模块即BMS,整车控制模块即VCU,这些都需要占用一部分整车成本,当然这里面的整车控制系统对电机控制器和BMS进行管控,可以很好的针对驾驶情况进行电压和电流的智能输出。BMS根据车辆的需求电压和电流情况,进行针对电池组的电压和电流的输出和管控,自动调节单体模组的电压情况和输出电流情况,随时进行数据交换,针对各个模组电池的情况进行针对性的放电和充电,确保电池组的正常使用。
当然在电机控制系统方面,电机控制器根据电机需求输出的电流而将数据进行VCU和BMS进行切换,此时高压电通过逆变器传输到电机控制器中,通过IGBT模块进行动态智能的输出电流,并且根据电机使用需求调节电压和电流,保障电机随时通断,以确保车辆顺畅的运行状态。
电耗居高不下,续航能力不足,核心问题还是电控效率不足惹的祸
对于很多量产的电动汽车来说,电耗居高不下,不仅影响续航能力,而且在冬季或者夏季的时候,车辆的电耗更高,续航能力缩减的非常严重。那么这里面耗电量较大的除了整车的整备质量和风阻系数之外,电控系统的耗电量也是其中比较重要的一部分。而电控系统中,耗电大户非逆变控制器莫属,而逆变控制器损耗的70%又主要来自开关部分,也就是最核心的元件IGBT(绝缘栅双极型晶体管),所以说IGBT模块的好坏和品质高低决定了车辆的使用寿命和综合电耗情况,同时不同车辆IGBT效率的差异也间接影响了续航里程。
IGBT模块针对交直流转换,交变电流控制等关键部件来说,它在运行过程中,消耗着大量的能量,其中包括发热损耗、开关损耗等,目前纯电动汽车的IGBT效率普遍在90%左右,效率好的IGBT自然也更节能。随着IGBT在封装技术和芯片技术的提高,IGBT模块的综合能力不断提高,从而降低了各种运行损耗,提高了电动汽车的续航能力,而品质更加优良的IGBT模块能将整车百公里电耗降低3%~5%。
BMS管理系统成为电池的智能管家
我们都知道电动汽车的电池组成为电动汽车的关键部件。也是电动汽车的成本大户。那么管理这么多模组的控制系统,则在电池组运行的过程中起到不可替代的作用。这个控制系统就是BMS管理系统。这套系统的作用非常巨大,管理着电池组各个细分模组的电压和电流以及功率的充放功能,在BMS管理系统内部,还嵌入更多的管理模块,不仅监控电池组的总电压和总的输出电流,在电池均衡,温度,监控,测算,以及单体电芯的热管理等方面发挥着重要的作用。
随着技术的不断提高,BMS管理系统也会随着控制精度的提高而发生更多变化,不仅在监控领域和控制领域进行更加精细化的提高,而且在电池组的节能,循环性能,电池电量的使用比例,充电次数和管理模式等方面进行全面升级。使得电池组的使用效率更高,续航能力更加突出。
编辑总结:随着电动汽车核心关键技术的不断提高,更多的厂家加入到电动汽车核心技术的研发和量产之中,国内的众多厂家都在研发电动汽车的相关技术,我们也看到很多合资汽车企业生产的电动汽车,耐用度和可靠性非常高,电池组的使用效率以及续航能力十分突出,这其中关键的技术还是上面我们所述的相关技术,而国内的电动汽车虽然在续航能力和智能多媒体等方面比较突出。但是在车辆的精准控制以及电池组的耐用度,循环性能以及可靠性方面还有很长的路要走,并且国内很多车企生产的电动汽车外观内饰做工优秀,但是在核心部件方面则进行降低成本,来弥补造型设计以及内饰工艺方面的投放力度,这就给很多用户感觉车辆华而不实,买了以后感觉并不好用,或者续航不足,小毛病多,难以检测出问题的情况。所以建议大家购买电动汽车的时候,选择合资车企或者有丰富造车经验的车企生产的车辆,起码可靠性和耐用性有保障。
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