新能源汽车电控系统及散热技术简述（上）

回转小火锅 2021年11月15日浏览：2444

引言

随着生活水平的提高，生产能力的提升，能源的消耗量也在不断增大，目前我们中国的能源结构是富煤贫油少气，我国2020年自产的原油是1.95亿吨，国外进口的原油是5.42亿吨，对外依存度已经是73.6%，这5.42亿吨的原油还不够近3亿辆燃油车的消耗，所以有必要实现交通工具的电动化，这是从国家能源安全的角度来考虑。为应对石油能源危机，降低石油消耗，减少对石油的依赖，实现能源的多样化，调整能源结构，提高能源安全，是大力发展新能源汽车最主要的原因。

本文主要介绍新能源汽车电控系统组成部分及基本工作原理。

图1 我国原油对外依存度

图2 汽车行业石油消耗占比

一、新能源汽车行业发展趋势

预计到2025年，我国新能源汽车市场竞争力将明显增强，动力电池、驱动电机、车用操作系统等关键技术取得重大突破，安全水平全面提升。纯电动乘用车中的新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里。高度自动驾驶的汽车会实现限定区域和特定场景商业化应用，充换电服务便利性显著提高。

力争经过15年的持续努力，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平，质量品牌具备较强的国际竞争力。纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化，燃料电池汽车实现商业化应用，高度自动驾驶汽车实现规模化应用，氢燃料供给体系建设稳步推进，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。

到2030年，新能源汽车新车销售量预计将达到新车销售总量的50%；到2035年，新能源汽车保有量将超过1亿辆。

图3 2021-2025年新能源汽车销量预测

二、新能源汽车电控系统

电控系统作为新能源汽车整台车的总控制台，高效、稳定以及提高车辆综合性能，在新能源汽车中承担的重要责任。相比于传统燃油车，汽车在转向电气化后增加了电池组、驱动电机、变速箱（减速器）、动能回收系统等等，而如果再加上自动驾驶和增程式系统的话，电控系统所要承担的责任就更多了，所以在传统燃油车上使用的“单一电子控制器”目前也变成了“车辆中央电子控制器”，从名称上也能够看出电控对于新能源汽车的重要意义。如果说电机和电池技术决定了一台电动车的硬件价值，那电控则直接决定了车辆的软件处理能力，并且也将帮助电机和电池发挥出最大的硬件潜能。

图4新能源汽车的电控系统模块

2.1 新能源汽车电控系统定义

新能源汽车电控系统是控制汽车驱动电机的装置。在新能源汽车中，由于电力电子技术的应用，其电气系统发生了巨大变化，从传统汽车低功率低压的辅助电气装置转变为新能源汽车的节能环保、高效低噪的电气传动装置，已成为传统汽车发动机与变速箱的替代，并直接决定了纯电动汽车爬坡、加速与最高速度等主要性能指标。

电控系统作为新能源汽车中连接电池与驱动电机的电能转换单元，是电机驱动及控制的核心。新能源汽车电控系统需具备高控制精度、高动态响应速率，并同时提供足够的安全性与可靠性。

图5新能源汽车电控系统分类简图

2.2 新能源汽车电控系统组成

新能源汽车电控系统主要由逆变器、驱动器、电源模块、控制器、保护模块、散热系统信号检测模块等组件组成，其中，逆变器、驱动器与控制器为电控系统的核心部件：

0 1

逆变器：对驱动电机电流进行控制，主要由IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率模块组成；

0 2

启动模块：将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率逆变器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离；

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控制器：主要包括微处理器及其最小系统，是对电机电流、电压等状态的监测电路、保护电路及控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不

同类型电机的特点实现相应的控制算法。

电池是基础能源与动力来源，驱动电机则将此车载能源转化为行驶动力，而电控系统控制整个车辆的运行与动力输出。在车辆行驶过程中，逆变器接收电池输送的直流电电能，并将其逆变为三相交流电给汽车驱动电机提供电源，而控制器接收驱动电机转速、转矩等信号反馈至仪表，当出现加速或制动行为指令时，控制器通过控制变频器频率的升降，从而达到加速或减速的目的。