电动汽车逆变器内部

『深度解析』鲜为人知的电动汽车内部结构系统

       随着公众对电动汽车的认可度不断提升，电动汽车的市场占有率稳步上升。电动汽车作为一个新兴低碳产业，2017年再度迎来了高速发展的春天，同时也对纯电动知识普及意识带来了更大的挑战。本文介绍了电动汽车电力驱动系统、能源系统及辅助工作系统的相关问题，揭秘了驱动电机、电动控制器等内部结构特点作用及相互的联系，提出了纯电动意识在低碳出行环境节能等方面的重要性，并以充电设施运营商自身角度出发进行了展望。

        电动汽车主要由电力驱动系统、能源系统和辅助工作系统三大部分组成。纯电动汽车电力驱动系统主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器（加速踏板位置传感器、制动踏板开关、转向盘转角传感器等）、机械传动装置（变速器和差速器）和车轮等组成。电动汽车能源管理系统是对电动汽车动力系统能源转换装置的工作能量进行协调、分配和控制的软、硬件的系统。辅助工作系统承载着“汽车服务员”的角色，她提供的是空调、照明、辅助动力源等所谓的“其它的”功能，可以提高汽车整体的可操作性和驾驶员的舒适感，此部分基本和普通燃油车类似。

        驱动电机

        驱动电机的作用是将蓄电池电能转化为机械能，通过传动系统驱动汽车运行的装置。同时，大部分电动汽车在刹车状态下，电机又会扮演“发电机”的角色，将多余的机械能回馈给电池进行充电。市面上，电机可以分为直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。譬如，特斯拉用的是异步电机，起步加速较快，而且不会出现噪音；北汽EU260则用的是永磁同步电机，因为其轻便易于安置。

        电动控制器

        电动控制器是为电动汽车的变速和方向变换等而设置，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。通过均匀改变电动机的端电压，控制电动机的电流，从而实现电动机的无极调速，这一过程称之为晶闸管斩波调速。

        在电动汽车的旋向变换控制中，直流电动机是通过接触器改变电枢或磁场的电流方向而实现旋向变换。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。

        传动和行驶装置

        电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，然后再由行驶装置（车轮、轮胎和悬架等）转化为对地面的作用力，从而带动车轮行驶。电动机可以带负载启动，一般燃油车上的离合器可以取消安装。而且驱动电机可以通过电路控制实现旋向变换，所以燃油车变速器中的倒档也可以省去。相对于燃油车更为简便的还有，采用电动机无极调速控制时，电动汽车可以忽略变速器；采用电动轮驱动时，可以省略差速器，所以电动汽车在很大程度上简化了内部构造。

       蓄电池

        蓄电池是电动汽车一切工作的能量源泉，不但将电能转化成行驶的动能，其他的车载装置能源也悉数来源于此。市面上，蓄电池种类丰富，铅酸、镍氢、磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、三元材料、多元复合材料等并存。其中纯电动乘用车三元动力电池为主流，装机量可以达到76%；电动客车中，磷酸铁锂电池更占优势，有超过60%的装机量。电动汽车安装蓄电池的基本考虑，通常是比能量高，充电技术成熟、时间短，连续放电率高、自放电率低，适应车辆运行环境，安全可靠，寿命长易维护。

        能量管理系统

        能量管理系统扮演着“能量协调员”的角色，在汽车行驶过程中，对能源进行有效分配管理，协调各个部分工作管理，从而达到能源最大限度的利用率。在车体制动过程中的能量回收，能量管理系统也有参与，协助控制装置进行工作，提高电动汽车续航能力。同时，它还会实时监控蓄电池的温度、端电压、放电电流等参数，避免电池过充、过放电，有效提高电池的寿命。

        充电器

        充电器装置是将外部电网的交流电转化成相应电压的直流电储存在蓄电池中，同时控制充电电流。充电过程中三个阶段，恒流段、恒压段和浮充段，都是由此进行控制的。充电桩是电动汽车充换电系统中最重要的设施，一般固定在路边或停车场内，利用专用充电接口，采用传导方式为电动汽车的车载电池组提供电能，实际使用中，一般有交流充电桩和直流充电桩两种形式，对于商业用途的充电桩还会包括相应的联网通讯、刷卡计费、使用预约等功能。

        一体式直流充电桩 : 45KW/60 KW/ 90KW/120KW/180KW

        产品特点： 双枪定制；充电模块多样化

        安全可靠；防雷防雨及漏电保护

        具备上行通讯接口;可进行多桩群集中管理

        动力转向系统

        转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，它由方向盘、转向器、转向机构与转向轮等组成。为了提高驾驶员可操作性，可采用电子控制动力转向系统EPS。

        近两年，互联网、移动支付、共享经济等一系列名词已不再遥远，大城市的出行方式悄然改变了，纯电动环保出行成为了很多人的最佳选择。随着国家对于机动车纯电动普及力度的不断加大以及政策的扶持，充电市场得到了加速推进。与此同时，国网、普天、特来电等企业的充电平台相继覆盖全国充电网络。高陆通作为充电平台运营商，已将如何更科学、高效地建设、运营电动汽车公共充电站作为己任，努力推广纯电动意识，共同促进新能源产业发展。

新能源汽车逆变器是怎么工作的？

       逆变器的工作原理：

       逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。

       转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

       输入接口部分：输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V，当ENB=0时，逆变器不工作，而ENB=3V时，逆变器处于正常工作状态；而DIM电压由主板提供，其变化范围在0～5V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端，逆变器向负载提供的电流也将不同，DIM值越小，逆变器输出的电流就越大。

       电压启动回路：ENB为高电平时，输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。

       PWM控制器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。

       直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压。

       LC振荡及输出回路：保证灯管启动需要的1600V电压，并在灯管启动以后将电压降至800V。

       输出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压，起到稳定I逆变器电压输出的作用。

       使用方法及注意事项：

       1、直流电压要一致

       每台逆变器都有接入直流电压数值，如12V，24V等，要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。

       2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率，特别对于启动时功率大的电器，如冰箱、空调，还要留大些的余量。

       3、正、负极必须接正确

       逆变器接入的直流电压标有正负极。红色为正极（+），黑色为负极（—），蓄电池上也同样标有正负极，红色为正极（+），黑色为负极（—），连接时必须正接正（红接红），负接负（黑接黑）。连接线线径必须足够粗，并且尽可能减少连接线的长度。

       4、应放置在通风、干燥的地方，谨防雨淋，并与周围的物体有20cm以上的距离，远离易燃易爆品，切忌在该机上放置或覆盖其它物品，使用环境温度不大于40℃。

       5、 充电与逆变不能同时进行。即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中.

       6、两次开机间隔时间不少于5秒（切断输入电源）。

       7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。

       8、在连接机器的输入输出前，请首先将机器的外壳正确接地。

       9、为避免意外，严禁用户打开机箱进行操作和使用。

       10、怀疑机器有故障时，请不要继续进行操作和使用，

       应及时切断输入和输出，由合格的检修人员或维修单位检查维修。

       11、在连接蓄电池时，确认手上没有其它金属物，以免发生蓄电池短路，灼伤人体。

       12、使用环境，基于安全和性能的考虑，安装环境应具备以下条件：

       1）干燥：不能浸水或淋雨；

       2） 阴凉：温度在0℃与40℃之间；

       3）通风：保持壳体上5CM内无异物,其它端面通风良好。

       13、安装使用方法

       1）将转换器开关置于关(OFF)的位置,然后把雪茄头插入车内点烟器插口,确保插到位而接触良好；

       2）确认所有电器的功率在G-ICE标称功率以下方可使用,将电器的220V插头直接插入转换器一端的 220V插座内,并确保两个插座所有连接电器的功率之和在G-ICE标称功率以内；

       3）开启转换器开关，绿色指示灯亮，表示工作正常。

       4）红色指示灯亮，表示因过压/欠压/过载/过温，导致转换器关断。

       5）在很多情况下，由于车用点烟器插口输出有限，使得正常使用时转换器报警或关断，这时只要发动车辆或减小用电功率即可恢复正常。

       14、注意事项

       1）电视机，显示器，电动机等在启动时电量达到峰值，尽管转换器可以承受标称功率2倍的峰值功率，但有些功率符合要求的电器的峰值功率可能会超过转换器的峰值输出功率，引发过载保护，电流被关断。同时带动多个电器，可能发生这种情况，这时应先关闭电器开关，打开转换器开关，然后逐个打开电器开关，并应最先开启峰值最高的电器。

       2）在使用过程中，电瓶电压开始下降，当转换器DC输入端的电压降到10.4-11V时，报警器发出峰鸣声，此时电脑或其它敏感电器应及时关闭，若忽视报警声，转换器将在电压到9.7-10.3V时，自动关断，这样可以避免电瓶被过量放电，电源保护关断后，红色指示灯亮起；

       3）应及时启动车辆,给电瓶充电,防止电量衰竭,影响汽车启动和电瓶寿命；

       4）尽管转换器没有过压保护功能，输入电压超过16V，仍有可能损坏转换器；

       5）连续使用后，壳体表面温度会上升到60℃，注意气流通畅，易受高温影响的物体应远离。

新能源汽车四合一里有预充电阻吗

       太平洋汽车网新能源汽车四合一里有预充电阻，新能源汽车的电池管理系统都会涉及高压预充环节，这是因为电机控制器（就是常说的逆变器）都带有较大的母线电容。

       电动汽车控制器内部都有较大的电容c，如果没有预充电回路，当整车高压接触器吸合时，高压接通，接触器一端与电池相连，另一端与电容c相连，此时电池电压较高，一般为600v左右，而电容c上电压接近0v，此时相当于瞬间短路，负载电阻为导线电阻和接触器触点电阻，电阻很小，根据欧姆定律，电压很大，电阻很小，则电流非常大，可达上万安培，很容易损坏接触器及其他高压器件。预充回路就是在接触器两端再并一个电阻及接触器，整车上高压时，先闭合预充电回路接触器，由于有电阻r的存在，电流较小，逐渐给电容充电，电容电压上升，当电容电压与电池电压差不多时（一般压差在90%左右），再闭合主回路接触器，之后断开预充电回路接触器。预充电回路的作用就是避免上电过程的大电流冲击，保护接触器及高压器件。

       电动汽车上有很多控制器，如电机控制器、气泵控制器、油泵控制器及dc/dc等，每个控制器都需要预充电回路，如何设计电动汽车多回路预充电系统及预充电方法，直接影响到电动汽车零部件的可靠性。

       电动汽车上控制器较多，每个控制器都需要进行预充电，行业的普遍做法有两种。一种是所有控制器同回路同时预充电，即只有一条预充电回路，同时对所有控制器进行预充电。这种预充电方法，所有控制器的上电没有时序，比如：驾驶员只需要上电启动打气泵工作，为车辆进行打气，并不需要驱动电机启动，但在这种模式下，驱动电机控制器和打气泵控制器同时上电，在打气的同时，车辆已进入可行驶状态，非常不安全。而且该种控制模式，由于每个控制器内部电容大小不一，预充电流及时间也不一致，电容间会有压差，容易形成反击电流和震荡电流，容易损坏接触器及高压器件。另一种是多回路预充电，每个控制器单独预充电或者某些附件一起进行预充电，该种模式下，先完成预充电的控制器内部电容c电压较高，后进行预充电的电容电压较低，且容易形成反击电流，影响高压器件可靠性。

       （图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

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