变速器逆变器

什么是纯电驱动技术

       太平洋汽车网纯电动汽车的电力驱动系统替代了传统汽车的内燃机和变速器，依靠动力电池、逆变器和电机变速单元实现车辆的驱动。当驾驶员踩下加速踏板时，车辆控制模块将控制动力电池输出电能，然后通过控制逆变器驱动电机运转，驱动电机输出的转矩经齿轮机构带动车轮转动，实现车辆的前进或后退。

       传统汽车驱动车辆是依靠内燃机做功，通过变速器改变输出动力的传动比旋转方向，再通过传动轴和车轮实现车辆驱动。

       纯电动汽车动力传输工作原理如下所示：

       1）基本驱动部件纯电动汽车驱动系统主要的部件包括有动力电池、逆变器、带有电机的变速单元。

       图3-2-3所示为典型纯电动汽车驱动系统的原理示意图。在新能源汽车应用中，一般将动力电池组和逆变器之间的电路单元称之为BDU（BatteryDisconnectingUnit）。

       2）基本驱动过程纯电动汽车的驱动动力来源是动力电池，但是与传统汽车不同的是，来自动力电池内的电能并不是总一直处于输出状态，在纯电动汽车中还设计有能够回收车辆制动时无用的能量，并回收到动力电池的机构。

       纯电动汽车驱动过程中能量的流动主要有以下2条路径：

       （1）驱动车辆驱动时来自动力电池的能量通过BDU、逆变器，再进入电机变速单元实现车辆驱动。

       （2）回收制动能量制动或车辆减速时，变速单元内的电机将变成发电机，将能量通过逆变器、BDU传回动力电池，为电池充电。

       3）主要控制模块纯电动汽车能够实现在不同路况环境下，快速反应并顺利驱动车辆满足驾驶员需求，并不仅仅是依靠上述几个动力部件来完成的，整个驱动系统还需要一套完善的控制模块。即整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS），这3个控制器是纯电动汽车的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。

       （1）VCU位置：通常安装在车身上，如驾驶室内。

       功能：全车动力系统的主控制模块，类似于传统汽车动力系统控制模块PCM的功能。

       VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元。VCU通过采集加速踏板、挡位、制动踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送控制命令，同时控制车辆其他系统的运行模式。

       （2）MCU位置：通常位于逆变器内部。

       功能：是电机的主控制模块，接收VCU信号，控制电机的运转方向、输出功率等。

       （图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

逆变器（inverter）、换流器（converter）、变流器(converter)功能上有何区别？

       首先需要声明的是，换流器和变流器是同一个物品，两个名字。换流器（变速器）和逆变器在功能上的区别主要为作用、应用范围等方面，具体如下：

       一、作用不同

       1、逆变器的作用：把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。

       2、换流器的作用：逆变电路。

       二、应用范围不同

       1、逆变器的应用范围：

       （1）使用办公设备（如：电脑、传真机、打印机、扫描仪等）；

       （2）使用生活电器（如：游戏机、DVD、音响、摄像机、电风扇、照明灯具等）；

       （3）或需要给电池（手机、电动剃须刀、数码相机、摄像机等电池）充电时。

       2、换流器的应用范围：换流器常用于太阳能电池中。

扩展资料

       逆变器使用注意事项

       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。

       

       百度百科-换流器

       百度百科-逆变器

汽车上有哪些电力电子器件的运用？

       （一）发动机系统中电力电子技术的应用

       目前的汽车中使用比较普遍的用电源除了原有的28V和14V的意外，还新增了42V系列的用电源，尤其是在混合动力汽车当中，所使用的驱动电压值已经达到了288V。

       目前的汽车普遍存在着同时使用多种电源的现象，通过电力电子技术可以使汽车中的不同功能都能最大限度的发挥出自身功效。例如，使功率管理和能量管理达到最佳效果，提高其运作的可靠性和效率。

       Prius驱动系统是通过带行星齿轮中用于分离动力的机构，把串联式并联式的混合系统进行组合，通过这样的组合方式所形成的系统也就是混合动力系统。该系统主要是由协调控制装置、镍氢电池、升压变换器、逆变器、电动机、发电机以及动力分离系统和汽油发动机组成。电力电子系统对汽车中的发动机和发电机进行了全方面的改进，产生了具有无级变速功能和高效率运转的发动机。

       （二）燃油喷射装置中电力电子系统的应用

       由电力电子进行控制的燃油喷射装置，其优越的工作性能使之在当前汽车行业中得到了广泛使用。由电力电子进行控制的燃油喷射装置能够最大限度的提高发动机的工作性能，保证发动机在进行功率输出时能够有效的净化空气和节约燃油。由电力电子进行控制的燃油喷射装置中的电子点火装置主要由执行机构、传感器借口以及传感器、计算机等构件组成。电子点火装置通过传感器所传送过来的参数能够对发动机进行准确的判断和运算，并合理的对点火时刻进行调节，最大限度的节约节约燃料，降低对空气的污染。不仅如此，有电力电子技术进行控制的发动机还具有自诊断装置以及智能控制装置和自适应装置等科技化的智能装置。

       二、电力电子技术在汽车底盘上的应用

       （一）自动变速器中电力电子系统的应用

       自动变速器通常可以通过对发动机的工作状态、车速、转速、载荷以及各种发动机工作中的各种参数的判断与计算，整合后对变速杆的位置进行自动化的改变，从而合理的控制变速器的换挡工作，使变速器达到最佳换挡时间和最佳档位。可见，电力电子技术的应用提升了自动变速器的灵敏度和加速性能，同时还能对道路条件和车辆行驶负荷做出正确的判断。

       （二）电子稳定控制系统

       电子稳定控制系统具有功能全面的特点，同时对各种功能进行了改进。电子稳定控制系统不同于普通控制系统，它在对汽车驱动轮进行控制的同时，也能够对从动轮进行有效的控制。电子稳定控制系统可以根据角速度传感器、加速度传感器以及轮速传感器的运作情况，有效的监控车辆的状态。当车轮与地面的附着力减小时，车辆极易发生侧滑事故，这时电子稳定控制系统便会对车轮做出相应的控制，减小发动机的输出功率，从而保证车辆按照预定的方向行驶，实现车辆的可控性课方向稳定性。

       三、电力电子技术在可变电压系统中的应用

       （一）可变电压系统概括

       汽车制造业利用电力电子技术对变压器进行了改良，将可变压系统取代了电池电压的转换方式。为了保证发动机系统的能量流向与结构能够保持一致，在原有系统的基础上，可变电压系统采用了升压变换器，从而解决了原有系统体积大、能量损耗多的现状，优化了整个系统的性能。在电动机和发电机并存的混合动力系统中，电动机所获得的功率主要来自于发电机，只有少部分的功率是来自于电池。当电动机的功率达到五十千瓦时，发电机的供电功率则为三十千瓦，电池可解决的功率则为二十千瓦。通常情况下，电池会给升压变换器提供所需的功率，在升压变换器的容量较小时，电池则能够满足其所需要的功率。

       （二）车身电子控制设备

       电力电子技术在汽车车身的设计中也具有广泛的应用范围，例如汽车本身的通信功能、娱乐性、舒适性、方便性和视野性等方面的设计。目前，电力电子技术在车身设计中的应用主要在于电力电子技术的应用在很大程度上满足了客户对车身个性方面的要求。同时还提供了先进的信息系统，例如，环保设计系统、四十二伏电子系统以及对车辆的遥控检测和智能防盗系统等。这些改进都体现出了电力电子系统对当今社会汽车的发展所产生的巨大推动力。

       （三）对可变压系统的控制

       可变压系统能够根据发电机和电动机实际的运作情况，最大限度的降低系统的损耗。电动机系统的损耗主要包括升压器损耗、开关损耗、逆变器损耗以及电动机损耗。

       1、电动机损耗

       在电动机线圈中流过的电流越小，对电动机多造成的损耗也就越小。当电动机所产生的感应电压无法达到系统电压时，则会在很大程度上增加电流量，因此，所设定的系统电压必须高于感应电压。

       2、逆变器损耗

       逆变器中所产生的的损耗主要是指开关元件运作时所产生的损耗。当开关元件所产生的电流越小时，电压也会随之降低，所产生的电流损耗也就越小。当逆变器中的电流达到最小值时，就无法使发电机转换为弱场控制的状态，这一情况也同样存在于电动机的损耗过程中。

       3、升压变换器损耗

       在升压变换器中，当电流越小时，所产生的电压也就越低，电流的耗损程度也就越小。通常情况下，电池所产生的电流与升压变换器所产生的电流是一致。当系统中的电流所产生的电流最小时，逆变器损耗和电动机损耗也随之达到了最小值。

       由此可见，要想使系统损耗达到最小，则必须保证电动机所产生的感应电压和系统电压的功率一致。通常情况下了，感应电压会根据电动机的转距和转速产生相应的变化，因此，从电动机的工作状况着手，对系统电压进行合理的控制便能在很大程度上降低电流损耗。

       电力电子技术在汽车领域的应用，在很大程度上促进了汽车行业的发展，为汽车各方面的制造与使用提供了先进的技术手段，在汽车制造业中，人们已经逐渐摒弃了传统的运作模式与控制系统，取而代之的是由电力电子技术进行控制的设备与系统，其优越的工作性能使之在当前汽车行业中得到了广泛使用。

纯电动车的基本结构

       纯电动车的基本结构

       纯电动汽车与传统汽车相比，有着相同的车身、车载电器系统，以及一些基本的液压制动、转向部件。但是，纯电动汽车也有很多自己所独有的结构部件，这包括驱动系统、车载12V电源系统以及外部充电系统。如图所示为一辆典型纯电动汽车的结构布置示意图。

       1）动力电池

       动力电池，也称动力蓄电池、高压动力电池组或高压电池组。用于存储电能。目前市场上的纯电动汽车的动力电池主要采用的是锂电池，包括有磷酸铁锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池，能够实现电池的循环充放电。由于纯电动汽车需要有更大存储容量的电池，而按照目前的锂电池技术，电池的体积也会相应地增大。因此，目前大多数的纯电动汽车高压电池组都是安装在车辆的底部，没有过多地占用乘客舱的容积。

       动力电池通常有多个单体电池按照串、并联的方式连接而成的，在图中的动力电池就是由图示8个电池模块进行串联而成的。例如，在荣威E50的动力电池中包含了5个电池模块，其中3个大的电池模块分别由27个单元组串联起来的，2个小的电池模块又分别由6个单元组串联的,共计形成了93个串联的锂电池单元组，实现约300V的输出电压。

       虽然每个电池单元的电压仅3.7V左右，但是经过将多个电池单元先进行并联再串联，实现整个电池组的容量和电压进一步增大。

       以下名词通常用于描述动力电池的内部结构部件：

       （1）电池单元：构成动力电池的最小单元，一般由正极、负极、电解质及外壳等构成，即我们常说的一节电池。

       （2）电池单元组：一组并联的电池单元组合，该组合额定电压与电池单元的额定电压相等，是电池单元在物理结构和电路上连接起来的最小分组。

       （3）电池模块：由多个电池单元组或单体电池串联组成的一个组合体。

       2）含电机的变速单元

       变速单元是纯电动汽车的动力输出部分，内部主要包括有三相电机和减速齿轮机构，如果是前驱的车辆，该系统部件通常安装在前机舱内。

       图5所示为典型的纯电动汽车驱动电机总成结构，在其内部可以看到一个用于驱动的电机和连接电机转子的齿轮机构。此外，更明显的标志是变速单元的上方还有连接逆变器的3根高压电缆。

       电机是变速单元的重要核心组成部件，用于电能与机械能之间的相互转换。目前大多数纯电动车采用三相电机,且三相永磁同步电机使用的最广泛。

       电机定子通常是缠绕三相线圈的部分,与变速单元壳体固定。

       电机转子一般采用的是永磁结构,与变速单元输出齿轮机构连接,是旋转输出部分。

       3）逆变器

       逆变器是变速单元的主控部件，通常位于电机变速单元的上部，如图所示为打开前机舱罩时的荣威E50纯电动汽车的逆变器部件。

       逆变器一端连接来自动力电池的高压电，另一端连接驱动电机单元的三项交流电缆。主要用于将来自动力电池的直流电转换为可用于驱动电机的三项交流电，同时在制动能量回收时，也将来自电机产生的交流电转换成直流电，反馈给动力电池。

       大多数车辆将逆变器与控制模块集成在一起，实现逆变器的功能和管理电机的运转，如图所示的宝马I3纯电动汽车逆变器位置。

       4）车载充电器与充电接口

       系统通常利用外接220V交流电源，通过充电接口进入车载充电器，车载充电器再通过交直流转换，使得220V交流电转变成动力电池组充电的直流电压提供给动力电池。

       5）DC/DC转换器

       DC/DC转换器用于车载12V电源系统，通常被安装在发动机舱内或者是位于行李舱中。

       用于将动力电池的高压直流转换为低压12V直流电,提供给车载低压用电设备,如给12V蓄电池充电、大灯及车内灯光供电等。

       纯电动汽车连接高压电器部件之间的电缆都属于高压电缆，即前面所述的高电压导线。

       电缆的外部绝缘层颜色采用标准的橙色。高压电缆及电缆之间的连接器需要满足国家高压电器安全标准，同时由于高压部件之间电流会很大，所以采用的电缆直径都在5mm以上。

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