新能源汽车驱动模块电路

1. IPM是什么

IPM是：Intelligent Power Mole的缩写，中文叫智能功率模块。

IPM是一种先进的功率开关器件，兼有GTR（大功率晶体管）高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及MOSFET（场效应晶体管）高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便，不仅减少了系统的体积，缩短了开发时间，也增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向。

IPM的保护功能

保护电路可以实现控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。如果IPM模块中有一种保护电路动作，IGBT栅极驱动单元就会关断门极电流并输出一个故障信号（FO）。各种保护功能具体如下：

（1）控制电压欠压保护（UV）：IPM使用单一的＋15V供电，若供电电压低于12．5V，且时间超过toff＝10ms，发生欠压保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。

（2）过温保护（OT）：在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当IPM温度传感器测出其基板的温度超过温度值时，发生过温保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。

（3）过流保护(OC)：若流过IGBT的电流值超过过流动作电流，且时间超过toff，则发生过流保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。为避免发生过大的di/dt，大多数IPM采用两级关断模式，过流保护和短路保护操。

2. 新能源汽车电控系统有几个功能模块

新能源汽车电控系统有3个功能模块。

汽车电控即汽车电子控制系统，基本由传感器、电子控制器（ECU）、驱动器和控制程序软件等部分组成，与车上的机械系统配合使用，并利用电缆或无线电波互相传输讯息，进行的“机电整合”。英国的汽车发展历史悠久，汇集了世界领先的企业、大学、赛车产业及自主项目，已经具备实现转型研发的实力。专业知识和前瞻性的思维是英国开发核心汽车技术的独特优势。

英国汽车的制造能力世界排名靠前，从产品的制造范围和所涉及的行业品牌规模便可见一斑。英国汽车的制造范围涵盖了包括乘用车、商用车、公交车、客车等多领域英国拥有可进行批量生产的7家乘用车制造商、8家商用车制造商、11家公交车客车制造商、逾10家大型高档车兼跑车制造商。

根据英国汽车制造商与交易商协会的数据，2013年，英国共生产整车160万辆，相当于每20秒钟就有一辆新车下线，其中77%的产品出口到世界各地。英国的汽车制造水平也吸引着世界各地的顶级制造商。

作为全球汽车发动机研发和生产的中心，英国的动力总成设计始终保持世界领先水平，尤其在发动机设计方面优势显著。2013年，英国总共生产255万台发动机，占整个欧洲发动机生产总量的30%，其中更有62%的发动机出口至100多个国家。

3. 新能源汽车运行中出现动力电池故障或者驱动系统故障问题是什么原因呢

新能源汽车主要应用动力电池作为汽车动力电能传输的工具之一，而长时间的运作，新能源汽车中的动力电池经常发生故障问题。例如：电池故障或者系统故障问题等经常发生。而发生电池故障的主要因素主要与应用环境有直接的关系和联系，当处于具有差异性的应用环境时就会使电池组缺乏保护，导致使用寿命不断下降。同时，每一种电池的容量或者内阻等都不同，单体电池发生的故障也不断增多。

变速器的使用能够对正常的行驶发挥重要作用。当新能源汽车在驾驶时，可以自由的进行倒车或者调速等操作。

而根据实际情况来看，驾驶人员通过根据路况现状，对驾驶的速度或者驾驶的方式等进行调整，当遇到较为复杂的路况时还需要经常进行变档，变速器在长时间的使用后，经常发生变速器的故障问题，这些问题主要有：变速器中的内部零件长时间摩擦发生破损，这对车辆的正常运行都发挥着不利的影响，例如：经常发生汽车事故等问题，严重威胁到驾驶人员的生命安全。

4. 为什么说新能源汽车的核心是IGBT

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。

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。

5. 新能源汽车DCDC如何工作

DC/DC 变换器，作为电动汽动力系统中很重要的一部分，它的一类重要功用是为动力转向系统，空调以及其他辅助设备提供所需的电力。另一类，是出现在复合电源系统中，与超级电容串联，起到调节电源输出，稳定母线电压的作用。

3 配合超级电容应用的DCDC怎样确定电气参数？

在复合电源系统中，超级电容一般都被定义成应对大功率的部分，放电过程，针对工况峰值，提供均值以上的部分；制动能量回收过程，承担全部或者绝大部分回收电流的吸纳。面对冲击功率，DCDC在两个方面的要求比较高。一个是反应速度，电池与超级电容并联的电源回路中，制动能量从电机产生，通过母线向电源传递。如果DCDC的反应不够灵敏，接通时间较长，则涌来的能量被DCDC隔离在超级电容以外，得不到吸纳，只能由电池吸纳，过大的功率会给电池带来永久性的损伤。DCDC的另一个要求就是能够承受瞬时大功率的冲击，串联在电容回路的DCDC，需要经常面对冲击功率的工作状态。因此，选择与超级电容串联在统一支路的DCDC，最重要的参数就是功率范围，工作电压和动作时间。

本文整理自下列文献和互联网公开资料：

1 邹捷，电动汽车移相全桥DC_DC变换器研究；

2 陈建龙，电动汽车的双向DC_DC变换器的研究 ；

3 王必荣，纯电动汽车双向DC_DC转换器的设计与研究；

4 张智平，电动汽车DC_DC变换器的研究与设计；

5 李慧，车用DCDC综述；

6 纵卫卫，电动汽车DC_DC变换器电磁干扰优化研究；

（图片来自互联网公开资料）

6. 1项目一 新能源汽车电路基础知识

(1)电源

汽车上装有两个电源，即蓄电池和发电机。其功能是保证汽车各用电设备在不同情况下都能投入正常工作。

(2)电路保护装置

电路保护装置主要有熔断丝（保险丝）、继电器等，在电路中起保护作用。当电路中电流超过规定电流时即可切断电路，防止烧坏导线和用电设备。

车辆的种类虽然多，构造却大同小异。这应该说是标准化的功劳，也是大型生产流水线的需要。随着社会的发展、科技的进步和需求的变化，铁路车辆的外形开始有了改变，尤其是客车车厢不再是清一色的老面孔。但是它们的基本构造并没有重大的改变，只是具体的零部件有了更科学先进的结构设计。

一般来说，车辆的基本构造由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置五大部分组成。

车体是车辆上供装载货物或乘客的部分，又是安装与连接车辆其他组成部分的基础。早期车辆的车体多以木结构为主，辅以钢板、弓形杆等来加强。近代的车体以钢结构或轻金属结构为主。

7. 新能源汽车传动原理

随着时代的发展，新能源汽车渐渐的进入了我们的生活，在二十一世纪的今天，电动汽车又将会成为未来新能源的最终解决方案。毫无疑问，电动汽车最大的优势便是无排放污染。其次电动汽车还具有噪音低，结构简单，使用维修方便等特点。那么新能源汽车原理是什么呢？

新能源汽车原理是什么——电动汽车的心脏：电动机

新能源汽车原理是什么——电动汽车的心脏：电动机

纯电动汽车是完全用电动机来取代发动机驱动的，不少人认为电动机的动力没有发动机好，然而在先进的交流电机的驱动下，现代电动汽车的动力性甚至远远超过了不少大排量内燃机。

电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆。

事实上，电动机驱动与发动机相比有两大技术优势：首先，发动机能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内(即经济运行区)，因此需要变速器适应这一特性。而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆。其次，由于高度电气化的控制系统引入，电动机实现动力输出的快速响应能力远高于发动机，这意味着电动机的响应比发动机更加灵敏。

新能源汽车原理是什么——电动车的“油箱”：电池组

新能源汽车原理是什么——电动车的“油箱”：电池组

制约电动汽车发展的主要问题还是集中于电池成本较高，充电时间长，续驶里程较短。近年来，不少汽车公司和研究机构的最新研究正在逐渐弥补电动汽车的这些先天缺陷。目前镍氢电池和锂电池为不少电动车和混合动力车所使用，其中镍氢电池可快速充电，循环寿命长，同时它不存在重金属污染，也被称为“绿色电池”，但是比能量没有锂电池高。锂电池有很多种类，例如锂离子电池、锂熔盐电池、锂聚合物电池，其具备较高的能量密度，等比功率大、比能量高，非常适合作为电动车车载电池。近年来，锂电池的研究使其在寿命和稳定性方面有大幅提升，因此锂电池是未来电动车的主力电池类型。

新能源汽车原理是什么——电动车的神经中枢：电控系统

新能源汽车原理是什么——电动车的神经中枢：电控系统

电力驱动控制系统是电动车的神经中枢，它将电动机，电池和其他辅助系统互为连接并且加以控制。电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。

中央控
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8. 新能源汽车低压电路由哪些基本元件组成

1、低压电源系统的结构组成

以北汽新能源EV系列纯电动汽车为例，介绍新能源汽车12V电源系统管理系统的结构。

北汽新能源汽车12V电源管理系统由低压电源管理单元（PMU）控制，主要的低压部件。更多新能源干货知识，在“优能工程师”，由易到难，由浅入深，全方位学习，维信馆主。

2、低压电源系统的控制功能

（1）低压电池管理单元

低压电池管理单元（PMU）用胶带捆绑固定在蓄电池负极电缆，控制单元（模块）本身包含电压、电流、温度传感器，这些传感器用来采集蓄电池的工作状态。

PMU通过传感器采集蓄电池电压、电流、温度信息，对蓄电池状态进行计算，并且获得整车的用电器工作状态和DC-DC工作状态，实现整车供电系统对蓄电池的动态电量平衡、节能模式、智能充电等功能。

（2）动态电量平衡功能

如果用电器全开（几率较小，但是存在），在这种情况下，蓄电池会不断放电，最终导致蓄电池亏电，造成下次无法起动。针对电动汽车，更加会造成电子转向系统（EPS），电子真空泵（EVP）等瞬间大功率工作的安全性电器无法得到稳定的供电。

通常情况下，只能通过增加电源（DC-DC）的输出能力来实现供电和用电的平衡（电量平衡）。但是这样会造成零件成本上升很多。

动态电量平衡是指，在上述情况下，由PMU发出电源风险等级信号，部分舒适性用电器收到信号后，根据等级自动降低部分功率，使供电和用电达到平衡，实现动态的电量平衡。

(8)新能源汽车驱动模块电路扩展阅读：

对于传统汽车而言，发电机输出的电压是固定值，一般在14.5V左右。对于纯电动车而言，PMU具有的节能模式，能够在蓄电池电量较足，不需要继续充电的情况下，通过将DC-DC的供电电压降到13V左右（对蓄电池而言是略高于满电状态时的电压），降低整车供电电压。

从而可以降低部分用电器工作电流和功率（例如14.5V 100A变成13V 95A，功率降低15%）；蓄电池充电电流几乎为零，对于DC-DC而言，供电的功率降低（例如从14.5V 110A降低到13V 97A，功率降低21%）。

智能充电模式，是指给蓄电池的充电电压会根据蓄电池的状态不同而变化，例如蓄电池电量较低时，为了保证下次顺利起动和供电电压的平稳，会适当提高充电电压，加快充电进行。在蓄电池电量较高时，会适当降低充电电压，降低整车功耗。经常处于小电流充电对于蓄电池的使用寿命有一定好处。

蓄电池使用"钙膨胀"技术，它的正负极是可膨胀的铅钙合金格栅。此技术改进了金属板组的机械完整性和极耐久性，且与以前的技术相比降低了水分损失。

蓄电池是完全密封的，但是顶盖上有通风孔允许蓄电池过量充电时产生的氧气和氢气排出以降低蓄电池内部压力。

9. 新能源汽车电动机驱动系统故障和动力电池故障的原因是什么呢

新能源汽车主要是一种秉承节能环保核心理念，以现代电池技术、电子技术为基础所研发出来的，以电能为主要动力，同时可以实现动能回收，具有能耗低、环境污染小等特点的汽车类型。

新能源汽车和传统燃油汽车最大的区别在于动力系统的不同，新能源汽车的核心动力系统是电动机。因此，电动机驱动系统故障比较常见，这类故障又分为机械故障和电子故障两大类。

如果管理系统发生故障，会引起电池过载、过充等现象，不仅影响汽车的日常使用，还会导致电池使用寿命受到影响。

以上就是小编的全部介绍了，希望可以帮助大家。