前言
在新能源汽车产业迅猛发展的当下,电驱平台作为核心技术之一,其架构特性备受行业内外关注。一个显著的现象是,在行业交流、技术研讨以及产品研发过程中,大家普遍提及电驱平台的电压平台,像常见的 400V、800V 平台等,然而 “电流平台” 这一概念却鲜有人提及。
接下来,本文将深入剖析背后的原因。
电压特性决定平台架构
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电压在逆变过程中稳定
从新能源汽车的动力系统架构来看,电压在很大程度上左右着电驱系统的整体性能表现,这与电池——逆变器——电机这种动力系统输入输出有关。
如下图,在整个电驱系统中,电池包作为能量源头,电池输出电压到逆变器,逆变器SVPWM或SPWM技术将直流电转换交流电,再将交流电输入到电机。
逆变器的电压利用率总体变化不大,也就是输入到电机的线电压总体取决于电池包电压,因此用电压作为平台的称呼是比较合理的。
反观电流,则是与功率模块的选择关系很大,因此如果用电流作为平台不太合适。
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电压平台易于实现零部件标准化与通用性
不同车型对电驱系统的功率需求存在差异,但通过构建统一的电压平台,能够实现零部件的标准化与通用化。以绝缘设计为例,电压是绝缘设计中极为关键的考量因素。在不同的电压平台下,绝缘材料的选择、绝缘结构的设计等都有相对统一的标准(如IEC 60664,)。而电流在这方面的影响则微乎其微,并非绝缘设计的关键决定因素。这种特性使得基于同一电压平台,可以开发出适用于多种车型的逆变器、电机等关键零部件。
IEC 60664-1 电气间隙选择是电压决定的
电流特性难以形成平台原因
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电流随工况动态变化
与相对稳定的电压平台截然不同,电流在新能源汽车运行过程中始终处于动态变化之中。车辆行驶工况复杂多样,在加速、减速、爬坡、巡航等不同状态下,电机所需功率不断变化,这直接导致电流大小持续改变。
在急加速时,电机需要瞬间输出大功率,电流可能会飙升至几百安培;而在匀速巡航时,功率需求降低,电流也随之大幅下降。例如,一辆电动汽车在城市拥堵路况下频繁启停,电流波动范围可达几十到上百安培;而在高速公路平稳行驶时,电流则稳定在较低水平。这种随工况实时变化的特性,使得难以像设定电压平台那样,为电流设定一个固定的 “平台” 标准。
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电流相关因素对零部件设计的重要性低于电压
相较于电压平台对电机等零部件设计的关键影响,电流相关因素呈现出较为分散的发展态势。在选择功率模块时,首先考虑的是电压因素,因为电压直接决定了该功率模块能否在特定的电驱系统中正常使用。
如果电压不匹配,功率模块可能无法正常工作甚至会被损坏。而电流虽然也会影响功率模块的性能,例如决定其是更像 “强而有力的牛”(能承载较大电流、输出较大功率)还是 “相对较弱的驴”(承载电流和输出功率相对较小),以及会影响发热情况,但相比之下,电压对绝缘的影响更为直接和关键。
电压一旦超过绝缘材料的耐受范围,就会引发绝缘击穿等严重问题,直接威胁到电驱系统的安全运行 。
总结
无论是从电压与电流自身特性,还是从实际应用和零部件设计等方面来看,新能源电驱平台都呈现出以电压平台为主导,而难以形成电流平台的局面。
深入理解这一特性,对于新能源汽车的研发、生产以及技术创新具有重要意义。
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