主電源逆變器控制著電力傳動系統(tǒng)中的馬達，是混合動力汽車/電動汽車中的一個重要裝置。電源逆變器就像引擎汽車中的發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)一樣決定著駕駛行為。這種逆變器適用于任何馬達，比如同步、異步或無刷馬達，由整合的電子PCB控制。這塊PCB板是汽車制造商專門設(shè)計的，用于最大程度地減少開關(guān)損耗，以及最大化地提高熱效率。逆變器的其他功能是捕獲再生制動釋放的能量，并回饋給電池充電。混合動力汽車/電動汽車的行駛距離與主逆變器的效率直接相關(guān)(圖5)。

圖5 混合動力汽車/電動汽車中的英飛凌主逆變器框架圖

雙電壓電池系統(tǒng)

管理好混合動力汽車和電動汽車中的電池要求使用高壓技術(shù)。結(jié)合了12V和48V電池的雙電壓系統(tǒng)需要雙向的直流/直流轉(zhuǎn)換，如圖6所示，目的是保護電路，支持架構(gòu)化功能。

圖6 48V到12V的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器

另外，汽車架構(gòu)設(shè)計中通常有一個單相的3.5kW或7kW板載充電器模塊(OBCM)，用于從電網(wǎng)給電動汽車或插電式混合動力汽車(PHEV)充電。反之，電動汽車和插電式混合動力汽車可以用作能源，也可整合可再生能源的智能電網(wǎng)中以用作儲能設(shè)備。智能電網(wǎng)工作時考慮到給電動汽車和插電式混合動力汽車智能充放電，這也是OBCM必須是雙向直流/直流充電器的原因。

這種設(shè)計的最佳架構(gòu)是升壓系列諧振雙向拓撲，如圖7所示。它工作在諧振頻率之上，具有零壓開關(guān)功能，在最小開關(guān)頻率點具有最大的功率傳送性能。與單向電源流轉(zhuǎn)換器相比，這種技術(shù)用MOSFET整流器替代了二極管整流器。這種解決方案也具有較高的效率和較寬的電池容量。圖7所示的這種架構(gòu)的一個主要缺點是整流橋在關(guān)斷時具有較大的損耗，這一問題在未來的設(shè)計中必須解決。

圖7 設(shè)計師有時使用調(diào)制過的DAB轉(zhuǎn)換器控制簡單高頻隔離，這種架構(gòu)的優(yōu)勢是組件的應力較低；其主要缺點是ZVS無法擴展到整個輸出范圍，特別是在輕負載條件下。這張圖顯示，升壓系列諧振雙向轉(zhuǎn)換器是一種更好的架構(gòu)。

Delphi整合和布線

Delphi整合了本文討論的所有元組件和其他一些混合電動汽車功率電子組件(圖8)，這令人驚嘆。

圖8 Delphi在混合動力汽車/電動汽車實現(xiàn)高度整合

混合動力汽車/電動汽車中使用合適的內(nèi)部連接器也十分重要(圖9)。

圖9 混合動力汽車/電動汽車的關(guān)鍵要素是將質(zhì)量最小化

Delphi在小規(guī)程電纜技術(shù)、絕緣材料和重量更輕的銅替代品(比如鋁或一些特殊專有合金)方面有著重要創(chuàng)新。

電力車輪驅(qū)動系統(tǒng)

《電動汽車應用電動驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》一文推薦了一種適合混合動力汽車和電動汽車的馬達驅(qū)動系統(tǒng)，一種提供計算性能的馬達驅(qū)動混合動力汽車的Matlab SIMUlink模型已開發(fā)成功。兩個14kWDC無刷直流馬達根據(jù)文獻設(shè)計制造而成，安裝在混合動力汽車車輪的輪緣內(nèi)

圖10 一個后輪的無刷直流馬達圖

另外，兩個獨立驅(qū)動的后輪也安裝在菲亞特(Fiat)Linea車上。透過對方向盤的角度進行檢測，電子控制技術(shù)取代了機械差動裝置。汽車的電力驅(qū)動控制系統(tǒng)和電子控制單元(ECU)之間透過CAN總線進行通訊，電力驅(qū)動后輪和ICE驅(qū)動的前軸之間實現(xiàn)了成功的級聯(lián)。

這種設(shè)計選擇了帶集中線圈的無刷直流馬達，因為它具有很低的功率重量比和很高的效率，并且容易控制。

圖11 車輪輪輞和電動發(fā)電機裝置中的直接驅(qū)動型無刷直流馬達分解圖

驅(qū)動器