新能源汽车低压电路由哪些基本元件组成

新能源汽车可以外接220伏放电，在汽车使用中，一种能够将铅酸电池电压DC12V直流电转换（在新能源汽车里面就是用高压电源）为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用。

第一部分燃油车的低功率逆变供电在北美和欧洲市场，这种电源主要是用来给笔记本电脑使用的，是用在传统燃油车上面的设计了一个专门的供电接口，早期没有出现USB手机充电口的时候，也可以通过一般的手机充电器给手机充电。里面的接口如下面所示，车内110V供电接口。

图1150W车载前装逆变器配置内部的接线，这里从12V电池这块取电，通过IGNKL15来供电，保证在行驶中不至于200W（14A）耗掉12V电池过多的电流。对客户使用而言，通过一个LED来表示整个供电的情况，110V接头是按照一般插座经过车用环境规格修改而来的。

图2福特汽车逆变器电路连接线内部逆变器是从Ebay上找到的，这是台达泰国工厂给福特供的部件，内部的架构（12V=>110V一级逆变通过变压器隔离）是比较简单的。

（图/文/摄： 问答叫兽）问界M5 传祺GS8 AION V 玛奇朵DHT PHEV 拿铁DHT 高合HiPhi X @2019

有大电流进行充电的时候很容易伤害电池，损坏电池寿命，放电回路就可以保护好电池。

深圳比亚迪股份有限公司（BYD Company Limited）是一家拥有IT、汽车及新能源三大产业群的高新技术民营企业，创立于1995年2月10日，总部设于广东深圳。经过多年的高速发展，比亚迪已在全球设立30多个工业园，实现全球六大洲的战略布局。

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。

给车载电气供电，DCDC在电动汽车电气系统中的位置，如下图所示。它的电能来自于动力电池包，去处是给车载用电器供电。

与超级电容配合使用的DCDC，在整车电源中的位置如下图所示，它可能出现在图（b）、（c）、（d）中所示位置上，而（b）是应用较多的一种形式。

1 DCDC分类和工作原理

1.1 隔离型和非隔离型

什么是电气隔离？

百度来的一段话：电气隔离，就是将电源与用电回路作电气上的隔离，即将用电的分支电路与整个电气系统隔离，使之成为一个在电气上被隔离的、独立的不接地安全系统，以防止在裸露导体故障带电情况下发生间接触电危险。实现电气隔离以后，两个电路之间没有电气上的直接联系。即，两个电路之间是相互绝缘的。同时还要保证两个电路维持能量传输的关系。电气隔离的作用主要是减少两个不同的电路之间的相互干扰，降低噪声。

非隔离双向DCDC，结构比较简单，每个部件都是直接相连，没有额外的能量损失，工作效率比较髙。对升压侧的电容要求比较高。主要的非隔离DCDC电路结构有双向半桥boost-buck电路，双向buck-boost电路，双向buck电路，双向Zate-Sepic电路，如下图所示。

隔离型双向DCDC，在非隔离型双向DCDC转换器的基础上加上一个高频变压器就构成了隔离型双向DCDC转换器，高频变压器两侧的电路拓扑可以是全桥式、半桥式、推挽式等等。这几种隔离型的双向DCDC转换器，采用了更多的功率开关，电压变比大，带电气隔离等优点。但是这类DCDC转换器结构复杂，成本也相对较高，转换器的损耗高，低频时会导致隔离变压器铁芯饱和，损耗会进一步增加。因此，非隔离型双向DCDC转换器比隔离型在电动汽车上运用更具有优势。

当能量由高皮侧流向低压侧时，双向DCDC转换器工作在BUCK模式；能量由低压侧流向高压侧时，双向DCDC转换器工作在BOOST工作模式。

1.2 DCDC系统三个组成分

主电路

又叫做功率模块，是整个DCDC的主体。一个典型的全桥型 DCDC 变换器主电路拓扑如下图所示。

上图中，Vin为输入电压，需要通过DCDC回路，在输出端得到一个需要的输出电压。原边开关电路，将输入电流调制成矩形波，这个过程主要依靠控制器调制特定占空比的PWM波，用以驱动四个开关管按照既定的顺序和时间开闭，从而实现电流逆变过程。原边输入电压可以通过占空比调节，占空比增加输出电压也增加，占空比减小输出电压减小。频率则可以通过调节开关频率调节。T1位变压器，变比你n。变压器既可以实现电气隔离，又可以起到电压调节的作用。一个固定的原边线圈匝数，副边改变匝数，即可得到不同的电压等级。变压器的输入，是经过左侧全桥电路逆变得到的脉冲矩形波，传递到变压器的副边，得到的是另一个电压幅值的交流正弦波。经过DR1和DR2整流以后，再经由Cf和Rl滤波处理，得到直流电，提供给输出端。

驱动模块

对于控制芯片输出的四路 PWM 驱动信号来说，并不能直接驱动四个功率开关管。所以，一般来说，开关电源是需要配套一个驱动电路来驱动功率开关管。驱动电路种类很多，主要由以下三种:

直接耦合型：控制芯片的每一路输出 PWM 驱动信号经过由两个三极管组成的放大电路来驱动功率开关管。此种方法无法实现控制部分与主电路的隔离。

脉冲变压器耦合型驱动电路：此电路是在直接耦合型的基础上加上了一个脉冲变压器，实现了控制电路与主电路的隔离。但是这种结构的缺点是，涉及到变压器的设计、制作等方面，比较复杂。

驱动芯片的驱动电路：为了更加方便地来驱动功率开关管，很多公司研制出驱动芯片，驱动芯片可以输出较大的功率，驱动开关管，而且随着芯片的小型化发展，现在的驱动芯片体积非常小，有各种封装形式。利用驱动芯片对功率开关管驱动，这种方法比较简单，但是控制电路与主电路仍然没有实现隔离。

控制模块

主电路的反馈主要有三种控制模式：电压控制模式，峰值电流控制模式，平均电流控制模式。

电压控制模式：属于电压反馈，利用输出电压进行校正，是单环反馈模式，输出电压采样与输入基准电压比较，得到的输出信号与一锯齿波电压比较，输出 PWM波信号。电压控制模式设计以和运用都比较简单，但是电压控制模式没有对输出电流进行控制，有一定的误差存在，并且输出电压先经过电感以及电容的滤波，使得动态响应比较差。

峰值电流控制模式：峰值电流控制模式与电压控制模式的区别在于，峰值电流控制模式中，把电压控制模式的那一路锯齿波形，转换成了电感的瞬时电流与一个小锯齿波的叠加。但是电感的瞬时电流并不能表示平均电流的情况。

平均电流控制模式：属于双环控制方式，电压环的输出信号作为基准电流与电感电流的反馈信号比较。设置误差放大器，可以平均化输入电流的一些高频分量，输出的经过平均化处理的电流，再与芯片产生的锯齿波进行比较，输出合适的 PWM 波形。

电感电流和电容电压因此需要对两个变量都要进行PID整定，一个典型的控制流程如下图所示。控制模块是由两个PID控制器组成，分别是电压控制控制外环和电流控制内环，在流程图中给出一个参考电压，设计合理的参数，就可以很快速的达到控制系统的目的。

相比三种控制方式，平均电流的控制方式不限制占空比，对输出电压和电感电流均进行反馈，有比较好的控制效果。采用平均电流控制方式进行反馈电路的设计时，把电流环是看作电压环的一部分。

1.3 软开关和硬开关

DCDC中的硬开关与软开关有何区别？

硬开关和软开关是针对开关管来讲的。

硬开关是不管开关管(DS极或CE极)上的电压或电流，强行turn on或turn off开关管。当开关管上(DS极或CE极)电压及电流较大时开关管动作，由于开关管状态间的切换(由开到关，或由关到开)需要一定的时间，这会造成在开关管状态间切换的某一段时间内电压和电流会有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗称为开关管的切换损耗。软开关是指通过检测开关管电流或其他技术，做到当开关管两端电压或流过开关管电流为零时才导通或关断开关管，这样开关管就不会存在切换损耗。一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损)；操作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以体积可以做的更小。但成本也相对较高，设计较复杂。

进一步的，软开关包括三种控制方式：双极性控制，有限双极性控制，移相全桥控制，得到的矩形波波形如下图所示。

Q1 和 Q3 为超前桥臂上的开关管，属于同一桥臂，而 Q1 和 Q4 为对角的开关管，分别属于两个桥臂。第一种控制方式为硬开关，第二和第三种均可以实现软开关，但是第三种的控制方式较灵活，比较容易实现。

由于对功率密度越来越高的要求，可以通过提高频率来提高功率性能的软开关类DCDC是当前研究的主要方向。软开关包括3种主要控制方式：ZVS 移相全桥变换， ZCS 移相全桥变换，ZVZCS移相全桥变换。

2 给车载用电器供电，怎样估计DCDC功率

每一个用电设备都有自身工作的额定电压和额定电流，如果电动汽车中的用电设备经常处于非额定状态下工作的话，会大大降低电能转换效率，寿命受损甚至会导致设备损坏。因此，DCDC的规格与所在系统的需求相匹配，才能更好的发挥功能。一般的选型思路不是直接将全部电气功率加在一起，因为他们可能并不是全部同时工作的。

根据纯电动汽车车载电子设备的不同属性，能把用电设备分为长期用电、连续用电、短时间间歇用电和附加用电设备种类型，并赋于不同的权值。其中，长期用电设备包括组合仪表和蓄电池，权值取1；连续用电设备包括雨刮、电机、音响系统和仪表照明等设备，权值可取0.5；短时间间歇用电设备包括电喇机、各类信号灯、控制器等设备，权值可取0.1；附加用电设备电动真空泵、电动水泵和电动转向，权值根据实际情况分别取0.1、1、0.3。各类设备所消耗功率分析如表所示。

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）

是的。新能源汽车逆变器多大，逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的设备。

逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。

其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

输入接口部分：输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。

VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V，当ENB=0时，逆变器不工作，而ENB=3V时，逆变器处于正常工作状态；而DIM电压由主板提供，其变化范围在0～5V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端，逆变器向负载提供的电流也将不同，DIM值越小，逆变器输出的电流就越大。

电压启动回路：ENB为高电平时。输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。

PWM控制器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。

直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压。

LC振荡及输出回路：保证灯管启动需要的1600V电压，并在灯管启动以后将电压降至800V。

输出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压，起到稳定I逆变器电压输出的作用。

什么叫蓄电池的自行放电汽车蓄电池充足电后，在停止使用的放置期间，或在带电解液储存期间，荷电量的无效消耗称之为自放电；其电量自行消失的现象，叫做自行放电。即蓄电池在未连接外电路时，由于自放电流所引起的能量损失。

自放电速度用单位时间内容量降低的百分数来表示。一般情况下，维护良好、充足电的蓄电池，在20°C~30°C的环境中，开路搁置28天，其容量损失不应超过20%。超过上述数值，则属于自放电过大，既影响使用，又缩短其寿命。

自放电过大的蓄电池，在停用期间，其电动势和容量均下降较快，汽车发电机给其充电时，电解液的温度高，但端电压低。汽车数日不运行时，用此蓄电池就启动不了发动机，严重时头天工况正常，次日使用电压下降很多或几乎无电，造成启动机不转，车灯不亮，电喇叭不响的现象。

极板材料不纯是形成正常自行放电的一个原因。

如正极板的活性物质是二氧化铅，但极板栅架的材料又是铅质，这样在正极板本身就形成了一个电池，对于负极板来说，虽然它是由纯铅做的，但也只是相对而言的，其实在它里面也避免不了含有少量的其他金属杂质，也会形成小电池。而这些小电池本身的电路又是闭合的，所以产生自行放电。

造成故障性自行放电的主要原因，是蓄电池内部混入了有害的杂质，特别是混入了那些比铅电位高的金属杂质（如铜、铁等）危害更大。

（图/文/摄： 问答叫兽）蔚来ES8 蔚来ES6 问界M5 蔚来EC6 小鹏汽车P7 传祺GS8 @2019

新能源的车子电池的保养具体如下：

1、行驶中避免猛力加速

在起步、载人、上坡的状态下猛踩加速，电池会进行大电流放电，从而容易产生硫酸铅结晶，损害电池极板的物理性能，导致速度和性能骤降。

2、防止车辆暴晒或过冷

如果车子长时间停放在烈日下暴晒，高温会使电池内部压力增加而导致电池失水，引发电池活性下降，家督极板老化。如果是在气温过低的环境中长时间停放，则会使电池的续航能力急剧下降，并且对电池组性能产生不利影响。

3、正确掌握充电时间

充电的时候要注意时间和度的把控，充电不足或者过度放电都要尽量避免。一般的电池充电时间在8-10小时左右，尤其注意充电时间不能太长，否则会形成过度充电，影响电池的使用寿命。

4、养成良好的定期检查习惯

在使用新能源汽车期间一定要注意养成定期检查的好习惯。在行使的过程中，如发现有续航里程跳跃式下跌的情况出现，此时很有能是电池出现了问题，应尽快到汽车维修店检修，避免继续加剧电池的损耗。

5、闲置存放时保证满电

如果车子需要长时间停放不开，那要注意保持电池有一定的电量，因为长期处于亏电状态的电池很容易出现硫酸盐化现象，盐化的结晶会直接附着在极板，对电池危害也很大。

新能源纯电动汽车磷酸铁锂电池冬季掉电快，用到电池还剩三分之一时候就开始充电。磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点。

充电过程中，磷酸铁锂中的部分锂离子脱出，经电解质传递到负极，嵌入负极碳材料；同时从正极释放出电子，自外电路到达负极，维持化学反应的平衡。放电过程中，锂离子自负极脱出，经电解质到达正极，同时负极释放电子，自外电路到达正极，为外界提供能量。

磷酸铁锂电池充放电原理

磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。电池充电时锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下进入电解液然后穿过隔膜。

再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨晶格中。与此同时电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，再经导电体流到石墨负极，使负极的电荷达至平衡。

一般情况下，新能源汽车在进行工作的时候，由于温度的上升，就有可能导致其工作的一些电路出现问题，绝缘层也有可能出现一些老化问题，甚至烧断其绝缘层，进而诱发电路故障。总体来说，新能源汽车在使用过程中，电路的实际负荷会受到限制，因此，一些相关的电路设备都有可能受到损伤，相关管理人员要提高对电路故障诱因的分析能力，考虑到其潜在的问题，避免电路故障的频繁发生。

如果新能源汽车出现电路故障，一般会发生发热或响动的问题和预兆，比如冒烟和产生火花，都是相关人员可以直接观察到的现象。通过一定的实际观察来确定新能源汽车电路故障的位置，从而进行有效的解决，以此来避免电路故障问题的进一步扩大化。

在新能源汽车发生电路故障的时候，也有一些问题是内在的，无法通过肉眼来进行观察，因此使用一定的仪表来进行电路故障检查也是非常必要的，观察其仪表参数，并与日常的工作仪表参数进行对比，确定电路相关参数的变化，再判断其电路故障出现的原因，以便更好的确定新能源汽车的问题，为后续电路维修工作的开展提供保障。

在新能源汽车使用过程中，也有可能出现一些汽车空调方面的问题需要解决。由于汽车的制冷方面出现故障，进行全面修复时，就需要适当的采取有效措施进行处理和解决，如果在维修过程中出现了一些制冷方面的问题，导致其正常工作受到影响，也会出现汽车无法正常工作的情况。

在实际使用过程中，新能源汽车对环境的要求也比较高，使用到的零件比较多，因此，发生问题的时候也比较难以快速确定。其次，汽车的空调系统都是封闭的系统，也不可以随便对其零件进行拆除，当出现一些空调方面的问题时，应该先进行一定的诊断，然后再进行后续的维修，根据其维修的固定步骤来进行解决也是非常必要的。此时，就需要相关人员具备一定的知识和能力。