淺談新能源車型的電氣匹配設計

何勁安

摘要：隨著人們對汽車出行自動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。對新能源汽車而言，準確高效的平衡汽車蓄電池和DCDC轉換器之間的充放電電流，是保證汽車用電器安全牢靠運作的必備條件。本文簡單介紹了E507車型的電氣系統匹配設計流程。

關鍵字：DCDC轉換器;蓄電池;電氣匹配

引言：

目前，在我國可持續發展戰略背景下，新能源汽車在汽車工業內的重要程度不斷上升。截至2019年底，我國新能源汽車保有量突破380萬輛，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汽車、增程式電動汽車和混合動力汽車。各大主機廠也在推出自己的新能源汽車。在此過程中相出現了各類解決方案，包括電池管理系統、電氣系統的匹配、全自動泊車系統、自動駕駛等。其中，電氣系統的匹配則是保障各種解決方案順利運行的重要基石。

1.電氣系統的組成

新能源汽車的電氣系統主要由電動機、蓄能器（蓄電池）、電控系統、和用電器（燈具、儀表等）組成，在新能源汽車的電氣設計中，電能系統的匹配設計對整車電氣系統的正常運作影響深遠，尤其是蓄電池和DCDC轉換器之間的輸入與消耗電能的動態平衡將直接影響車輛的電器設備的正常使用。E507車型搭載菲亞特的SFG18H汽油發動機及科力遠的CHS1800混合動力系統。現以該車型的DCDC轉換器及蓄電池的選型設計為例，介紹電氣系統的匹配設計。

2.DCDC轉換器的設計和選用原則

DCDC轉換器類似傳統車上的發電機及調整器，負責將電池包輸出的高壓電源轉換成12v穩壓電源，以保障整車低壓用電器正常工作。整車所有低壓負載的工作電流是DCDC轉換器的設計和選用的重要依據，要確定DCDC轉換器的額定輸出電流，使得在絕大部分工況下，既滿足整車低壓負載的工作電流，達到電能動態平衡，并且還略有余量給蓄電池沖電，即I充電≥I耗電。

2.1DCDC轉換器輸出電流的計算

DCDC轉換器首先要滿足整車用電器的負載電流的總和，保證整車低壓電氣系統的輸入和消耗電能的動態平衡，因此要先計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在同一時刻全部投入工作，并且許多用電設備的工作時間以及時間的長短，主要取決于車外的環境變化。由于上沒有辦法對所有的工況進行功率測量，一般通過評估用電器的使用頻次，將不同的用電器劃分為長期工作、連續工作和短時工作三種類型，并賦予不同的系數（該系數為經驗值），用以模擬功率消耗的具體情況。

其中：

因此，車載用電器的負載電流，可用以下計算公式：

Imax=（P長期 + P連續+ P短期）/14

相關系數及計權后功率如下表所示：

2.2 DCDC轉換器的選型

DCDC轉換器首先要滿足整車用電設備電量需求，在此條件下，還要保證蓄電池能可靠地充電，達到整車充放電能量平衡，因此輸出電流要比整車負載電流稍大些，用來克服電路回路中存在的能量損失，并為蓄電池充電，故DCDC轉換器輸出額定電流If=k*l（k為后備系數，一般取k=1.2）即147.3*1.2≈176.8A。最后，E507車型選用科力遠提供的DCDC轉換器，其參數為：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，經實驗驗證滿足使用要求。

3.蓄電池的選型

在新能源汽車使用過程中，蓄電池的主要任務是，保證整車在長期停放或長途運輸后，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的要求。當整車電源處于OFF狀態下時，蓄電池放電主要來源于整車靜態電流，且當蓄電池電量低于額定值60%后，無法正常供電。針對E507車型，設計目標為車輛存放4周仍然能保證正常啟動。

根據實車測量結果，車輛靜態電流為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電流，蓄電池自放電電流很小可以忽略不計。E507車型選取駱駝牌全免維護鉛酸電池蓄電池，容量為43Ah，滿足使用要求。

4.結語

隨著汽車行業的進一步發展，越來越多的電氣設備將整合到汽車上，更大程度上的滿足人們對美好生活的追求，同時對整車電氣系統的合理性提出了新的要求。電氣系統匹配的好壞，將對整車用電器的工作狀態產生巨大影響，在整車設計過程中，應遵循合理的匹配原則，結合實際使用場景，不斷地對設計過程進行完善，這樣才能使汽車性能進一步提高，也使得消費者的用車體驗得到進一步增強。

參考文獻：

[1]梁新鳳.乘用車整車電氣原理設計[J].科技視界，2016（15）：279-280

[2]錢強.汽車電氣與電子技術[M].上海：同濟大學出版社，2011