新能源汽车vcm是什么(新能源汽车mos)

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本文目录

  1. 新能源汽车对电池的要求有哪些
  2. 为什么说新能源汽车的核心是 IGBT
  3. 新能源车市场火热

一、新能源汽车对电池的要求有哪些

【太平洋汽车网】1、电池一致性好;2、较好的充放电性能;3、较长的循环寿命;4、使用维护方便;5、高功率密度;6、性价比合理;7、高能量密度;8、其它性能好,无环境污染问题(电池生产、使用、报废回收的过程中不能对环境产生不良影响)等等。

8、其它性能好,无环境污染问题(电池生产、使用、报废回收的过程中不能对环境产生不良影响)等等。

综合上述,目前应用最广泛的还是铅酸电池,除了以上优点外,还主要在于它的技术比较成熟、价格比较便宜和稳定可靠的性能.目前实用化的动力蓄电池除了电动自行车外,各种特种车辆和电动轿车也都使用铅酸电池。

锂离子电池的保护电路必须具有以下 3 个功能:1 过充监测:过充监测电路可防止锂离子电池的特性劣化、起火及破裂,确保安全性。

2 过放监测:过放监测电路可防止电池特性劣化,确保锂离子电池的使用寿命。

3 过电流监测:过电流监测电路可防止 FET 的损坏,并可进行短路保护,以及确保搬运时的安全性。

锂离子电池(锂电池)采用集成保护电路,可提高锂离子电池的安全性和可靠性,并可延长锂离子电池的使用寿命。在锂离子电池正常工作状态下,保护电路的 FET 都为接通状态。为了提高锂离子电池放电电流及充电电流的利用效率,FET 应采用导通阻抗较小的功率 MOS 管。

一、过充电保护当锂离子电池在充电过程中已经达到了满充电状态时,若锂离子电池电压继续上升,则将进入过充电状态。此时锂离子电池内部的电解液发生分解,存在着使锂离子电池引燃或破裂的危险性。因此,锂离子电池必须在恒流、恒压下进行充电,并精确地控制锂离子电池的充电电压。

过充电保护功能是指在锂离子电池电压达到设定值时,禁止充电器继续对锂离子电池充电,即控制过充电保护的 FET 变成关断状态,停止充电过程。当检测到锂离子电池电压低于设定值时,控制过充电保护 FET 导通,允许充电器对锂离子电池充电。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

二、为什么说新能源汽车的核心是 IGBT

1、IGBT 约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的 15-20%,也就是说 IGBT 占整车成本的 7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。不仅电机驱动要用 IGBT,新能源的发电机和空调部分一般也需要 IGBT。不仅是新能源车,直流充电桩和机车(高铁)的核心也是 IGBT 管,直流充电桩 30%的原材料成本就是 IGBT。电力机车一般需要 500 个 IGBT 模块,动车组需要超过 100 个 IGBT 模块,一节地铁需要 50-80 个 IGBT 模块。三菱电机的 HVIGBT 已经成为业内默认的标准,中国的高速机车用 IGBT 由三菱完全垄断,同时欧洲的阿尔斯通、西门子、庞巴迪也是一半以上采用三菱电机的 IGBT。

2、除了日系厂家,英飞凌包揽了几乎所有电动车的 IGBT,而三菱电机则沉醉于中国高铁的丰厚利润中无法自拔,在低于 2500V 市场几乎一无所获。2016 年全球电动车销量大约 200 万辆,共消耗了大约 9 亿美元的 IGBT 管,平均每辆车大约 450 美元,是电动车里除电池外最昂贵的部件。其中,混合动力和 PHEV 大约 77 万辆,每辆车需要大约 300 美元的 IGBT,纯电动车大约 123 万辆,平均每辆车使用 540 美元的 IGBT,大功率的纯电公交车用的 IGBT 可能超过 1000 美元。

3、什么是 IGBT?IGBT 是由 BJT(双极型三极管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。与以前的各种电力电子器件相比,IGBT 具有以下特点:高输入阻抗,可采用通用低成本的驱动线路;高速开关特性;导通状态低损耗。IGBT 兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点,在综合性能方面占有明显优势,非常适合应用于直流电压为 600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。对于混合动力,除驱动电机外,另外还有一个发电机,可以由汽车的发动机带动其发电,然后通过 IGBT 模块 AC/DC 转换后向电池充电。在 DM 车型中,该发电机还可以充当驱动电机的作用。IGBT 最常见的形式其实是模块(Module),而不是单管。模块的 3 个基本特征:多个芯片以绝缘方式组装到金属基板上;空心塑壳封装,与空气的隔绝材料是高压硅脂或者硅脂,以及其他可能的软性绝缘材料;同一个制造商、同一技术系列的产品,IGBT 模块的技术特性与同等规格的 IGBT 单管基本相同。

4、模块的主要优势有以下几个多个 IGBT 芯片并联,IGBT 的电流规格更大。多个 IGBT 芯片按照特定的电路形式组合,如半桥、全桥等,可以减少外部电路连接的复杂性。多个 IGBT 芯片处于同一个金属基板上,等于是在独立的散热器与 IGBT 芯片之间增加了一块均热板,工作更可靠。一个模块内的多个 IGBT 芯片经过了模块制造商的筛选,其参数一致性比市售分立元件要好。模块中多个 IGBT 芯片之间的连接与多个分立形式的单管进行外部连接相比,电路布局更好,引线电感更小。模块的外部引线端子更适合高压和大电流连接。同一制造商的同系列产品,模块的最高电压等级一般会比 IGBT 单管高 1-2 个等级,如果单管产品的最高电压规格为 1700V,则模块有 2500V、3300V 乃至更高电压规格的产品。晶圆上的一个最小全功能单元称为 Cell,晶圆分割后的最小单元,构成 IGBT 单管或者模块的一个单元的芯片单元,合称为 IGBT 的管芯。

5、一个 IGBT 管芯称为模块的一个单元,也称为模块单元、模块的管芯。模块单元与 IGBT 管芯的区别在最终产品,模块单元没有独立的封装,而管芯都有独立的封装,成为一个 IGBT 管。近来还有一种叫 IPM 的模块,把门级驱动和保护电路也封装进 IGBT 模块内部,这是给那些最懒的工程师用的,不过工作频率自然不能太高咯。单管的价格要远低于模块,但是单管的可靠性远不及模块。全球除特斯拉和那些低速电动车外,全部都是使用模块,只有特斯拉对成本的重视程度远高于对人命的重视程度。特斯拉 Model X 使用 132 个 IGBT 管,由英飞凌提供,其中后电机为 96 个,前电机为 36 个,每个单管的价格大约 4-5 美元,合计大约 650 美元。如果改用模块的话,估计需要 12-16 个模块,成本大约 1200-1600 美元。特斯拉使用单管的原因主要是成本,尤其是其功率比一般的电动车要大不少,加上设计开发周期短,不得不采用单管设计。相比宝马 I3,采用英飞凌新型 HybridPACK 2 模块设计,每个模块内含 6 个单管型 IGBT,750V/660A,电流超大,只需要两个模块即可,体积大大缩小,成本大约 300 美元。

三、新能源车市场火热

新能源车的发展速度势如破竹,但即使是新能源车市场已如此火爆,目前仍有超过 7 成用户在购车时选择了燃油车。假如现在就有新车购买需求,大家会买电车还是油车?下面就一起来看看电车和油车的实际用车差异(由于 PHEV 和 REEV 同时具有电车和油车的特性,下文以纯电动汽车代表新能源车进行对比分析)。

购车成本普遍较高。“油电同价”一词出现有点时间了,实际上只是部分品牌将插电或增程车型做到相当接近燃油车的水平;而纯电动车型普遍比同级燃油车卖得贵,主要原因在于动力电池成本居高不下,且占整台纯电动车大部分成本。

生命周期内用车成本并不低。相信很大一部分用户是冲着低至 1 角几分超低用车成本增购或置换了电车。初期的成本骤降的确令人身心舒畅,但到换车时才发现,跑几万公里省出来的油钱在低保值率面前并不值得一提。除里程数足够大的商运用途外,里程数普遍不高的家用场景下,为降低用车成本而再去添置或置换一辆电车显然是不划算的。

续航焦虑、用车场景受限、便利度低。只要充电基础设施容量与新能源车保有量之间存在矛盾,续航焦虑将一直困扰电车用户。

实际用车过程中还将面对如城市公共充电站点离住所较远、充电车位被燃油车占据、私有车位申请安装充电桩手续繁琐等影响电动车体验的问题;加上偏远地区要完善充电基础设施的难度较大,想一台车走遍祖国大江南北,电车基本难以实现;且就算快充能实现 30 分钟恢复 300 公里续航,与油车相比 3 分钟恢复 700-800 公里续航也还是有 20 多倍的速度差距;最后,造价高昂的换电站注定不可能遍地开花,且算上排队等候和换电耗时,实际体验并没有听上去美好。

电池损耗。纯电动车在使用了一定里程数后,难免会出现 SOC 容量下降的情况,虽然有电动车品牌公布行驶 32 万公里后电池平均损耗约 12%,但也有不少车主在出保后出现故障或续航大幅降低而需要自掏腰包维修或更换动力电池。

跑高速、低温或使用暖气导致能耗升高及续航变短。从电机的效率 MAP 图可知,单档电机在高速行驶时并非工作在高效区间,导致能效降低。

低温会对动力电池放电容量产生影响,对酸铁锂电池尤为明显。在 0℃、-10℃和-20℃的环境下,磷酸铁锂电池的放电容量分别相当于 25℃温度下放电容量的 88.05%、65.52%和 38.88%,必需消耗自身的电量对动力电池进行热管理,也在很大程度上影响了新能源汽车的体验。

传统的 PTC 陶瓷加热器简直是新能源车的续航杀手,新型热泵空调的制热效率大幅提升,只是造价又不那么友好了。

零排放的纯电动车,暂时也说不上真正环保。不可否认,电机 98.5%以上的最大效率的确是内燃机望尘莫及的,如果是清洁能源且电池得到合理回收,零碳排放的电动车无疑是相当环保的;但现实是我国如今仍以火力发电为主(2022 年清洁能源发电量占比 30.26%),加上电网的损耗,实际电车 32%的能量利用率比燃油车 40%左右的热效率还要低。

因电机工作特性与内燃机截然不同,电动汽车存在的诸多痛点,恰好是燃油车的优势所在,大概可以总结为:动力系统技术成熟,可靠耐用,维修成本较低;拥有更熟悉的驾驶感受,并可尽情享受动力性能和驾控乐趣;适合高速、远行和自驾游;冷暖气随心开,旅途更舒适;尚可接受的用车成本;快得多的续航恢复速度。

相比电驱技术的波澜不惊,逆势而上的新内燃机技术令人更感兴趣。受制铁损、铜损和机械损耗等,电机最大效率在达到 96%~97.5%后几乎再难有突破;而最大热效率只有 40%左右的内燃机反而存在更大的潜力可挖。

在大部分用户仍选择燃油车的当下,不少车企选择继续发掘现有燃油发动机的潜力来提升旗下新车的产品力,如在本已足够优秀的 1.4T 发动机基础上更进一步,用多项新技术带来了全面的性能提升。

深度米勒循环。1.5T EVO II 发动机采用了进气门晚关的深度米勒循环代替 1.4T 的奥拓循环,以达到发动机膨胀比大于压缩比的目的,从而实现更高的压缩比以提升燃效。

全新 VTG 可变截面涡轮增压器,可在不同转速和工况下提升进气效率,兼顾了燃油经济性和动力性。通过自动调节蜗壳截面的叶片角度改变气流角度和速度,在低速时较窄的叶片开角更有助于进气气流于推动涡轮做功,改善涡轮低速响应,有针对性地解决了中低转速工况下涡轮迟现象;高转时则以更大的叶片开角获得更大的进气流量。

350bar 高压燃油喷射系统。1.5T EVO II 发动机喷油压力提升至 350Bar,单循环喷油次数也由 3 次增加至 5 次,可更精准地控制发动机喷油量,燃油雾化效果也更好,可有效减少湿壁现象,提升燃效。

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基于 MPA 匹配电子水泵,配合电控旋转阀门,根据不同工况切换冷却液的大小循环:高速行驶和冷机工况下,使用小循环降低循环速度,快速热机,加快出暖风,并降低油耗和排放;在激烈驾驶或堵车工况下使用大循环降低发动机温度。

APS 等离子缸体涂层,1.5T EVO II 发动机取消了原有的缸套,并采用 APS 等离子缸体涂层技术,可令机油储存在涂层和活塞环之间,进一步降低摩擦,发动机内阻降低有助于热效率的提升。

此外,结合连续可变排量机油泵、主动式油气分离器、排气门中空充纳,VVT 可变正时系统等多项技术的加持,1.5T EVO II 发动机都有多方面的实际性能提升:动力性能提升。最大功率提升 7.3%,由 1.4T 的 110kW 提升至 118kW;峰扭转速区间也由 1750-3000rpm 扩展至 1750-4000rpm,更宽的扭矩平台提升了加速表现。

38%高热效率带来的燃油经济性提升。新发动机热效率比 1.4T 提升 8.6%至 38%,处于涡轮增压阵营中的领先水平;燃油经济性提升幅度同为 8.6%,二氧化碳排放量降低 6.7g/km。

可使用 92#汽油进一步降低用车成本。在油耗显著降低的同时,官方明确 1.5T EVO II 可放心使用 92 号汽油,且不会对动力体验有影响,也不会影响发动机寿命。经过粗略计算,以 7.47 元的 92#油价,1.5T 使用 92#汽油每公里成本仅 0.48 元,与一台 A0 级掀背车相差不大,相比使用 95 号汽油的 1.4T 车型降幅达 15.62%,相当于了打个 85 折,对喜欢德系大空间 SUV 但又精打细算的朋友来说是重大利好。

不可否认,用户喜欢新能源车的一大原因是智能化程度普遍更高,包括智慧座舱和智能驾驶辅助;但本质上智能化程度并非燃油车和新能源车之间不可逾越的鸿沟。

随着用户需求的转变和传统大厂在智能化方面的发力,燃油车在这方面并没有完全落于下风。以上汽大众 23 款途观 L 为例,就配备了功能全面的 IQ. Drive L2 级智能辅驾和 MOS 3.X 全新一代智慧车联系统,ACC、车道保持系统以及 PLA 智能泊车这些智能驾驶辅助配置在生活中都足够实用,不会沦为买时心动,买后闲置的鸡肋配置。

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总的来说,电动车凭更科幻的外观、更迅猛的动力,吸引了一大批年轻用户及喜欢尝鲜的用户;但因纯电动车未能显著体现全生命周期用车成本优势,并增加了续航焦虑、电池老化等潜在困扰,对像我这样的保守派车主来说吸引力其实有限。

相比之下,燃油车却能让我们活得更洒脱一些。我们看到传统车企正极力提升燃油车智能化程度以及降低其使用成本,如 1.5T EVO II 发动机的列装,就令它在强势的新能源车抗衡的过程中,多了一把反击的利器。

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