何勁安

摘要：隨著人們對(duì)汽車出行自動(dòng)化及舒適化的追求不斷提高，汽車上的各類新增電子零部件層出不窮。對(duì)新能源汽車而言，準(zhǔn)確高效的平衡汽車蓄電池和DCDC轉(zhuǎn)換器之間的充放電電流，是保證汽車用電器安全牢靠運(yùn)作的必備條件。本文簡(jiǎn)單介紹了E507車型的電氣系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)流程。

關(guān)鍵字：DCDC轉(zhuǎn)換器;蓄電池;電氣匹配

引言：

目前，在我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，新能源汽車在汽車工業(yè)內(nèi)的重要程度不斷上升。截至2019年底，我國(guó)新能源汽車保有量突破380萬(wàn)輛，與2018年同期相比增加46.05%。目前市面是主流的新能源車型大多為純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車。各大主機(jī)廠也在推出自己的新能源汽車。在此過程中相出現(xiàn)了各類解決方案，包括電池管理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的匹配、全自動(dòng)泊車系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛等。其中，電氣系統(tǒng)的匹配則是保障各種解決方案順利運(yùn)行的重要基石。

1.電氣系統(tǒng)的組成

新能源汽車的電氣系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、蓄能器（蓄電池）、電控系統(tǒng)、和用電器（燈具、儀表等）組成，在新能源汽車的電氣設(shè)計(jì)中，電能系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)對(duì)整車電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)作影響深遠(yuǎn)，尤其是蓄電池和DCDC轉(zhuǎn)換器之間的輸入與消耗電能的動(dòng)態(tài)平衡將直接影響車輛的電器設(shè)備的正常使用。E507車型搭載菲亞特的SFG18H汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及科力遠(yuǎn)的CHS1800混合動(dòng)力系統(tǒng)。現(xiàn)以該車型的DCDC轉(zhuǎn)換器及蓄電池的選型設(shè)計(jì)為例，介紹電氣系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)。

2.DCDC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和選用原則

DCDC轉(zhuǎn)換器類似傳統(tǒng)車上的發(fā)電機(jī)及調(diào)整器，負(fù)責(zé)將電池包輸出的高壓電源轉(zhuǎn)換成12v穩(wěn)壓電源，以保障整車低壓用電器正常工作。整車所有低壓負(fù)載的工作電流是DCDC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和選用的重要依據(jù)，要確定DCDC轉(zhuǎn)換器的額定輸出電流，使得在絕大部分工況下，既滿足整車低壓負(fù)載的工作電流，達(dá)到電能動(dòng)態(tài)平衡，并且還略有余量給蓄電池沖電，即I充電≥I耗電。

2.1DCDC轉(zhuǎn)換器輸出電流的計(jì)算

DCDC轉(zhuǎn)換器首先要滿足整車用電器的負(fù)載電流的總和，保證整車低壓電氣系統(tǒng)的輸入和消耗電能的動(dòng)態(tài)平衡，因此要先計(jì)算出整車電耗的最大值。

而汽車上所配置的用電器一般不會(huì)在同一時(shí)刻全部投入工作，并且許多用電設(shè)備的工作時(shí)間以及時(shí)間的長(zhǎng)短，主要取決于車外的環(huán)境變化。由于上沒有辦法對(duì)所有的工況進(jìn)行功率測(cè)量，一般通過評(píng)估用電器的使用頻次，將不同的用電器劃分為長(zhǎng)期工作、連續(xù)工作和短時(shí)工作三種類型，并賦予不同的系數(shù)（該系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值），用以模擬功率消耗的具體情況。

其中：

因此，車載用電器的負(fù)載電流，可用以下計(jì)算公式：

Imax=（P長(zhǎng)期 + P連續(xù)+ P短期）/14

相關(guān)系數(shù)及計(jì)權(quán)后功率如下表所示：

2.2 DCDC轉(zhuǎn)換器的選型

DCDC轉(zhuǎn)換器首先要滿足整車用電設(shè)備電量需求，在此條件下，還要保證蓄電池能可靠地充電，達(dá)到整車充放電能量平衡，因此輸出電流要比整車負(fù)載電流稍大些，用來(lái)克服電路回路中存在的能量損失，并為蓄電池充電，故DCDC轉(zhuǎn)換器輸出額定電流If=k*l（k為后備系數(shù)，一般取k=1.2）即147.3*1.2≈176.8A。最后，E507車型選用科力遠(yuǎn)提供的DCDC轉(zhuǎn)換器，其參數(shù)為：額定輸出功率P=2.5kW，額定輸出電壓U=14V，額定輸出電流I=178A，略大于整車所需電量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滿足使用要求。

3.蓄電池的選型

在新能源汽車使用過程中，蓄電池的主要任務(wù)是，保證整車在長(zhǎng)期停放或長(zhǎng)途運(yùn)輸后，仍能保持足夠電量，滿足整車的基本功能，且能保證車輛正常上電啟動(dòng)的要求。當(dāng)整車電源處于OFF狀態(tài)下時(shí)，蓄電池放電主要來(lái)源于整車靜態(tài)電流，且當(dāng)蓄電池電量低于額定值60%后，無(wú)法正常供電。針對(duì)E507車型，設(shè)計(jì)目標(biāo)為車輛存放4周仍然能保證正常啟動(dòng)。

根據(jù)實(shí)車測(cè)量結(jié)果，車輛靜態(tài)電流為25mA，即：

蓄電池容量C≥C靜=I靜*T/60%=25mA*（30*24h）/60%=30Ah

蓄電池容量的選擇主要取決于整車靜態(tài)電流，蓄電池自放電電流很小可以忽略不計(jì)。E507車型選取駱駝牌全免維護(hù)鉛酸電池蓄電池，容量為43Ah，滿足使用要求。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，越來(lái)越多的電氣設(shè)備將整合到汽車上，更大程度上的滿足人們對(duì)美好生活的追求，同時(shí)對(duì)整車電氣系統(tǒng)的合理性提出了新的要求。電氣系統(tǒng)匹配的好壞，將對(duì)整車用電器的工作狀態(tài)產(chǎn)生巨大影響，在整車設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循合理的匹配原則，結(jié)合實(shí)際使用場(chǎng)景，不斷地對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行完善，這樣才能使汽車性能進(jìn)一步提高，也使得消費(fèi)者的用車體驗(yàn)得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

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