新能源汽車驅動模塊電路

1. IPM是什麼

IPM是：Intelligent Power Mole的縮寫，中文叫智能功率模塊。

IPM是一種先進的功率開關器件，兼有GTR（大功率晶體管）高電流、低飽和電壓和高耐壓的優點，以及MOSFET（場效應晶體管）高輸入阻抗、高開關頻率和低驅動功率的優點。而且IPM內部集成了邏輯、控制、檢測和保護電路，使用起來方便，不僅減少了系統的體積，縮短了開發時間，也增強了系統的可靠性，適應了當今功率器件的發展方向。

IPM的保護功能

保護電路可以實現控制電壓欠壓保護、過熱保護、過流保護和短路保護。如果IPM模塊中有一種保護電路動作，IGBT柵極驅動單元就會關斷門極電流並輸出一個故障信號（FO）。各種保護功能具體如下：

（1）控制電壓欠壓保護（UV）：IPM使用單一的＋15V供電，若供電電壓低於12．5V，且時間超過toff＝10ms，發生欠壓保護，封鎖門極驅動電路，輸出故障信號。

（2）過溫保護（OT）：在靠近IGBT晶元的絕緣基板上安裝了一個溫度感測器，當IPM溫度感測器測出其基板的溫度超過溫度值時，發生過溫保護，封鎖門極驅動電路，輸出故障信號。

（3）過流保護(OC)：若流過IGBT的電流值超過過流動作電流，且時間超過toff，則發生過流保護，封鎖門極驅動電路，輸出故障信號。為避免發生過大的di/dt，大多數IPM採用兩級關斷模式，過流保護和短路保護操。

2. 新能源汽車電控系統有幾個功能模塊

新能源汽車電控系統有3個功能模塊。

汽車電控即汽車電子控制系統，基本由感測器、電子控制器（ECU）、驅動器和控製程序軟體等部分組成，與車上的機械繫統配合使用，並利用電纜或無線電波互相傳輸訊息，進行的「機電整合」。英國的汽車發展歷史悠久，匯集了世界領先的企業、大學、賽車產業及自主項目，已經具備實現轉型研發的實力。專業知識和前瞻性的思維是英國開發核心汽車技術的獨特優勢。

英國汽車的製造能力世界排名靠前，從產品的製造范圍和所涉及的行業品牌規模便可見一斑。英國汽車的製造范圍涵蓋了包括乘用車、商用車、公交車、客車等多領域英國擁有可進行批量生產的7家乘用車製造商、8家商用車製造商、11家公交車客車製造商、逾10家大型高檔車兼跑車製造商。

根據英國汽車製造商與交易商協會的數據，2013年，英國共生產整車160萬輛，相當於每20秒鍾就有一輛新車下線，其中77%的產品出口到世界各地。英國的汽車製造水平也吸引著世界各地的頂級製造商。

作為全球汽車發動機研發和生產的中心，英國的動力總成設計始終保持世界領先水平，尤其在發動機設計方面優勢顯著。2013年，英國總共生產255萬台發動機，占整個歐洲發動機生產總量的30%，其中更有62%的發動機出口至100多個國家。

3. 新能源汽車運行中出現動力電池故障或者驅動系統故障問題是什麼原因呢

新能源汽車主要應用動力電池作為汽車動力電能傳輸的工具之一，而長時間的運作，新能源汽車中的動力電池經常發生故障問題。例如：電池故障或者系統故障問題等經常發生。而發生電池故障的主要因素主要與應用環境有直接的關系和聯系，當處於具有差異性的應用環境時就會使電池組缺乏保護，導致使用壽命不斷下降。同時，每一種電池的容量或者內阻等都不同，單體電池發生的故障也不斷增多。

變速器的使用能夠對正常的行駛發揮重要作用。當新能源汽車在駕駛時，可以自由的進行倒車或者調速等操作。

而根據實際情況來看，駕駛人員通過根據路況現狀，對駕駛的速度或者駕駛的方式等進行調整，當遇到較為復雜的路況時還需要經常進行變檔，變速器在長時間的使用後，經常發生變速器的故障問題，這些問題主要有：變速器中的內部零件長時間摩擦發生破損，這對車輛的正常運行都發揮著不利的影響，例如：經常發生汽車事故等問題，嚴重威脅到駕駛人員的生命安全。

4. 為什麼說新能源汽車的核心是IGBT

IGBT約占電機驅動系統成本的一半，而電機驅動系統占整車成本的15-20%，也就是說IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。不僅電機驅動要用IGBT，新能源的發電機和空調部分一般也需要IGBT。 不僅是新能源車，直流充電樁和機車(高鐵)的核心也是IGBT管，直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。電力機車一般需要 500 個IGBT 模塊，動車組需要超過100個IGBT模塊，一節地鐵需要50-80個 IGBT 模塊。三菱電機的HVIGBT已經成為業內默認的標准，中國的高速機車用IGBT由三菱完全壟斷，同時歐洲的阿爾斯通、西門子、龐巴迪也是一半以上採用三菱電機的IGBT。

一個IGBT管芯稱為模塊的一個單元，也稱為模塊單元、模塊的管芯。模塊單元與IGBT管芯的區別在最終產品，模塊單元沒有獨立的封裝，而管芯都有獨立的封裝，成為一個IGBT管。近來還有一種叫IPM的模塊，把門級驅動和保護電路也封裝進IGBT模塊內部，這是給那些最懶的工程師用的，不過工作頻率自然不能太高咯。單管的價格要遠低於模塊，但是單管的可靠性遠不及模塊。全球除特斯拉和那些低速電動車外，全部都是使用模塊，只有特斯拉對成本的重視程度遠高於對人命的重視程度。特斯拉Model X使用132個IGBT管，由英飛凌提供，其中後電機為96個，前電機為36個，每個單管的價格大約4-5美元，合計大約650美元。如果改用模塊的話，估計需要12-16個模塊，成本大約1200-1600美元。特斯拉使用單管的原因主要是成本，尤其是其功率比一般的電動車要大不少，加上設計開發周期短，不得不採用單管設計。相比寶馬I3，採用英飛凌新型HybridPACK 2模塊設計，每個模塊內含6個單管型IGBT，750V/660A，電流超大，只需要兩個模塊即可，體積大大縮小，成本大約300美元。

5. 新能源汽車DCDC如何工作

DC/DC 變換器，作為電動汽動力系統中很重要的一部分，它的一類重要功用是為動力轉向系統，空調以及其他輔助設備提供所需的電力。另一類，是出現在復合電源系統中，與超級電容串聯，起到調節電源輸出，穩定母線電壓的作用。

3 配合超級電容應用的DCDC怎樣確定電氣參數？

在復合電源系統中，超級電容一般都被定義成應對大功率的部分，放電過程，針對工況峰值，提供均值以上的部分；制動能量回收過程，承擔全部或者絕大部分回收電流的吸納。面對沖擊功率，DCDC在兩個方面的要求比較高。一個是反應速度，電池與超級電容並聯的電源迴路中，制動能量從電機產生，通過母線向電源傳遞。如果DCDC的反應不夠靈敏，接通時間較長，則涌來的能量被DCDC隔離在超級電容以外，得不到吸納，只能由電池吸納，過大的功率會給電池帶來永久性的損傷。DCDC的另一個要求就是能夠承受瞬時大功率的沖擊，串聯在電容迴路的DCDC，需要經常面對沖擊功率的工作狀態。因此，選擇與超級電容串聯在統一支路的DCDC，最重要的參數就是功率范圍，工作電壓和動作時間。

本文整理自下列文獻和互聯網公開資料：

1 鄒捷，電動汽車移相全橋DC_DC變換器研究；

2 陳建龍，電動汽車的雙向DC_DC變換器的研究 ；

3 王必榮，純電動汽車雙向DC_DC轉換器的設計與研究；

4 張智平，電動汽車DC_DC變換器的研究與設計；

5 李慧，車用DCDC綜述；

6 縱衛衛，電動汽車DC_DC變換器電磁干擾優化研究；

（圖片來自互聯網公開資料）

6. 1項目一 新能源汽車電路基礎知識

(1)電源

汽車上裝有兩個電源，即蓄電池和發電機。其功能是保證汽車各用電設備在不同情況下都能投入正常工作。

(2)電路保護裝置

電路保護裝置主要有熔斷絲（保險絲）、繼電器等，在電路中起保護作用。當電路中電流超過規定電流時即可切斷電路，防止燒壞導線和用電設備。

車輛的種類雖然多，構造卻大同小異。這應該說是標准化的功勞，也是大型生產流水線的需要。隨著社會的發展、科技的進步和需求的變化，鐵路車輛的外形開始有了改變，尤其是客車車廂不再是清一色的老面孔。但是它們的基本構造並沒有重大的改變，只是具體的零部件有了更科學先進的結構設計。

一般來說，車輛的基本構造由車體、車底架、走行部、車鉤緩沖裝置和制動裝置五大部分組成。

車體是車輛上供裝載貨物或乘客的部分，又是安裝與連接車輛其他組成部分的基礎。早期車輛的車體多以木結構為主，輔以鋼板、弓形桿等來加強。近代的車體以鋼結構或輕金屬結構為主。

7. 新能源汽車傳動原理

隨著時代的發展，新能源汽車漸漸的進入了我們的生活，在二十一世紀的今天，電動汽車又將會成為未來新能源的最終解決方案。毫無疑問，電動汽車最大的優勢便是無排放污染。其次電動汽車還具有噪音低，結構簡單，使用維修方便等特點。那麼新能源汽車原理是什麼呢？

新能源汽車原理是什麼——電動汽車的心臟：電動機

新能源汽車原理是什麼——電動汽車的心臟：電動機

純電動汽車是完全用電動機來取代發動機驅動的，不少人認為電動機的動力沒有發動機好，然而在先進的交流電機的驅動下，現代電動汽車的動力性甚至遠遠超過了不少大排量內燃機。

電動機可以在相當寬廣的速度范圍內高效地產生轉矩，這意味著電動車甚至只需要單級減速齒輪就可以驅動車輛。

事實上，電動機驅動與發動機相比有兩大技術優勢：首先，發動機能高效產生轉矩時的轉速被限制在一個較窄的范圍內(即經濟運行區)，因此需要變速器適應這一特性。而電動機可以在相當寬廣的速度范圍內高效地產生轉矩，這意味著電動車甚至只需要單級減速齒輪就可以驅動車輛。其次，由於高度電氣化的控制系統引入，電動機實現動力輸出的快速響應能力遠高於發動機，這意味著電動機的響應比發動機更加靈敏。

新能源汽車原理是什麼——電動車的「油箱」：電池組

新能源汽車原理是什麼——電動車的「油箱」：電池組

制約電動汽車發展的主要問題還是集中於電池成本較高，充電時間長，續駛里程較短。近年來，不少汽車公司和研究機構的最新研究正在逐漸彌補電動汽車的這些先天缺陷。目前鎳氫電池和鋰電池為不少電動車和混合動力車所使用，其中鎳氫電池可快速充電，循環壽命長，同時它不存在重金屬污染，也被稱為「綠色電池」，但是比能量沒有鋰電池高。鋰電池有很多種類，例如鋰離子電池、鋰熔鹽電池、鋰聚合物電池，其具備較高的能量密度，等比功率大、比能量高，非常適合作為電動車車載電池。近年來，鋰電池的研究使其在壽命和穩定性方面有大幅提升，因此鋰電池是未來電動車的主力電池類型。

新能源汽車原理是什麼——電動車的神經中樞：電控系統

新能源汽車原理是什麼——電動車的神經中樞：電控系統

電力驅動控制系統是電動車的神經中樞，它將電動機，電池和其他輔助系統互為連接並且加以控制。電力驅動控制系統按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力驅動主模塊和輔助模塊三大部分。

電力驅動主模塊主要由中央控制單元、驅動控制器、電動機、機械傳動裝置等組成。

中央控
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8. 新能源汽車低壓電路由哪些基本元件組成

1、低壓電源系統的結構組成

以北汽新能源EV系列純電動汽車為例，介紹新能源汽車12V電源系統管理系統的結構。

北汽新能源汽車12V電源管理系統由低壓電源管理單元（PMU）控制，主要的低壓部件。更多新能源干貨知識，在「優能工程師」，由易到難，由淺入深，全方位學習，維信館主。

2、低壓電源系統的控制功能

（1）低壓電池管理單元

低壓電池管理單元（PMU）用膠帶捆綁固定在蓄電池負極電纜，控制單元（模塊）本身包含電壓、電流、溫度感測器，這些感測器用來採集蓄電池的工作狀態。

PMU通過感測器採集蓄電池電壓、電流、溫度信息，對蓄電池狀態進行計算，並且獲得整車的用電器工作狀態和DC-DC工作狀態，實現整車供電系統對蓄電池的動態電量平衡、節能模式、智能充電等功能。

（2）動態電量平衡功能

如果用電器全開（幾率較小，但是存在），在這種情況下，蓄電池會不斷放電，最終導致蓄電池虧電，造成下次無法起動。針對電動汽車，更加會造成電子轉向系統（EPS），電子真空泵（EVP）等瞬間大功率工作的安全性電器無法得到穩定的供電。

通常情況下，只能通過增加電源（DC-DC）的輸出能力來實現供電和用電的平衡（電量平衡）。但是這樣會造成零件成本上升很多。

動態電量平衡是指，在上述情況下，由PMU發出電源風險等級信號，部分舒適性用電器收到信號後，根據等級自動降低部分功率，使供電和用電達到平衡，實現動態的電量平衡。

(8)新能源汽車驅動模塊電路擴展閱讀：

對於傳統汽車而言，發電機輸出的電壓是固定值，一般在14.5V左右。對於純電動車而言，PMU具有的節能模式，能夠在蓄電池電量較足，不需要繼續充電的情況下，通過將DC-DC的供電電壓降到13V左右（對蓄電池而言是略高於滿電狀態時的電壓），降低整車供電電壓。

從而可以降低部分用電器工作電流和功率（例如14.5V 100A變成13V 95A，功率降低15%）；蓄電池充電電流幾乎為零，對於DC-DC而言，供電的功率降低（例如從14.5V 110A降低到13V 97A，功率降低21%）。

智能充電模式，是指給蓄電池的充電電壓會根據蓄電池的狀態不同而變化，例如蓄電池電量較低時，為了保證下次順利起動和供電電壓的平穩，會適當提高充電電壓，加快充電進行。在蓄電池電量較高時，會適當降低充電電壓，降低整車功耗。經常處於小電流充電對於蓄電池的使用壽命有一定好處。

蓄電池使用"鈣膨脹"技術，它的正負極是可膨脹的鉛鈣合金格柵。此技術改進了金屬板組的機械完整性和極耐久性，且與以前的技術相比降低了水分損失。

蓄電池是完全密封的，但是頂蓋上有通風孔允許蓄電池過量充電時產生的氧氣和氫氣排出以降低蓄電池內部壓力。

9. 新能源汽車電動機驅動系統故障和動力電池故障的原因是什麼呢

新能源汽車主要是一種秉承節能環保核心理念，以現代電池技術、電子技術為基礎所研發出來的，以電能為主要動力，同時可以實現動能回收，具有能耗低、環境污染小等特點的汽車類型。

新能源汽車和傳統燃油汽車最大的區別在於動力系統的不同，新能源汽車的核心動力系統是電動機。因此，電動機驅動系統故障比較常見，這類故障又分為機械故障和電子故障兩大類。

如果管理系統發生故障，會引起電池過載、過充等現象，不僅影響汽車的日常使用，還會導致電池使用壽命受到影響。

以上就是小編的全部介紹了，希望可以幫助大家。