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面向新興微混合動(dòng)力應(yīng)用的先進(jìn)電力電子解決方案

作者： 時(shí)間：2016-12-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
在2011年全球生產(chǎn)的近8,000萬(wàn)輛汽車中，內(nèi)燃機(jī)(ICE)系統(tǒng)仍然是車輛推進(jìn)領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。然而，改變即將發(fā)生——實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生。一方面，飛速上漲的油價(jià)加重了每一個(gè)駕駛員的負(fù)擔(dān)。另一方面，如今各國(guó)的排放法規(guī)都變得越來(lái)越嚴(yán)格。在歐洲，汽車的CO2排放量要符合EU和汽車制造商達(dá)成的自愿協(xié)議的要求，但是由于整體效果離自愿目標(biāo)還遠(yuǎn)著呢，所以已經(jīng)推出了相關(guān)法規(guī)。同時(shí)，歐6標(biāo)準(zhǔn)將逐漸生效，要求大幅降低氮氧化物的排放。所有這些因素都讓汽車行業(yè)面臨更大的挑戰(zhàn)，但是汽車制造商的底線仍然是滿足標(biāo)準(zhǔn)。

很明顯，降低燃料消耗是滿足嚴(yán)格要求的關(guān)鍵，并且今后10年內(nèi)各種配置的油電混合動(dòng)力汽車(HEV)市場(chǎng)都將蓬勃發(fā)展：微混合、輕度混合、全混合和插電式混合，更不用說(shuō)新型電動(dòng)汽車(EV)了。預(yù)計(jì)到2020年一定要HEV/EV才能滿足CO2排放目標(biāo)。從2009年到2020年，EV/HEV年需求量預(yù)測(cè)(單位：百萬(wàn)輛)如圖1所示?？偟膩?lái)說(shuō)，HEV/EV生產(chǎn)具有+31%的CAGR，2020年HEV/EV產(chǎn)量將達(dá)到5,000萬(wàn)輛，占汽車總產(chǎn)量的50%左右，并且大部分汽車采用微混合動(dòng)力系統(tǒng)。


圖1：EV/HEV年需求量預(yù)測(cè)。

微混合動(dòng)力系統(tǒng)和全/插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的主要區(qū)別在于它是否利用電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。微混合動(dòng)力系統(tǒng)，亦即起止系統(tǒng)，先關(guān)閉，然后重新啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，用以降低引擎空轉(zhuǎn)(例如等待交通信號(hào)燈或堵車時(shí)頻繁停車)時(shí)間。輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)除了具有起止特性以外，還具有再生制動(dòng)系統(tǒng)。借助于這些技術(shù)，混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性通常比傳統(tǒng)汽車高5%~10%。

表1：HEV類型(按功能分)。


市面上有很多種起止系統(tǒng)。第一種叫做超級(jí)起動(dòng)器，超級(jí)起動(dòng)系統(tǒng)一般包含穩(wěn)定的DC起動(dòng)器和1個(gè)電池管理系統(tǒng)。據(jù)估計(jì)，由于成本低，它代表著2/3的起止系統(tǒng)市場(chǎng)。其平均成本為80美元，包括寶馬在內(nèi)的很多汽車制造商都采用這項(xiàng)技術(shù)。第二種起止系統(tǒng)是皮帶驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器(BAS)，BAS系統(tǒng)包含平均功率為1.5kW~3kW(典型值)的DC/AC逆變器，該系統(tǒng)噪聲更低。其終端用戶價(jià)格估計(jì)為300美元，重啟時(shí)間僅400ms，適于中檔汽車。最后，在傳統(tǒng)起止系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的寒冷條件下，雙電池解決方案或DC/DC升壓解決方案可用于保持總線電壓，詳情見下一節(jié)。
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