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为何动力葡京注册模块设计困难重重?

来源:车云网 作者:管理员 人气: 发布时间:2019-10-11
摘要:以前汽车的葡京注册总是当做即插即用部件,但在葡京注册电子汽车上,葡京注册的角色发生了改变。现如今,葡京注册是葡京注册电子汽车差异化关键,也是葡京注册电子汽车中最重,同时也是最贵重的部件。 传统汽车中的蓄葡京注册,原本是一个相当简单的零部件。但在葡京注册电子汽车中,动力葡京注册组中密布各种传感

以前汽车的葡京注册总是当做即插即用部件,但在葡京注册电子汽车上,葡京注册的角色发生了改变。现如今,葡京注册是葡京注册电子汽车差异化关键,也是葡京注册电子汽车中最重,同时也是最贵重的部件。

  传统汽车中的蓄葡京注册,原本是一个相当简单的零部件。但在葡京注册电子汽车中,动力葡京注册组中密布各种传感器,以监测葡京注册发热状况与老化效应,以及动态热负荷与自愈效应。最重要的,葡京注册电子汽车的动力葡京注册必须在整车架构层面进行设计开发,因为葡京注册的运行状况将影响到整个系统,而且动力葡京注册模块的设计、组装、维护还面临诸多困难。

  “每个人都清楚,葡京注册是葡京注册电子汽车中最重要,也最有难度的部件。葡京注册决定了一部葡京注册电子汽车的重要参数,比如续航里程、成本、安全,以及充电的便宜性等,” 新思科技(Synopsys)研发工程师布莱恩·凯利(Bryan Kelly)说,“续航里程短、成本高、葡京注册组易出毛病,以及充电设施分布不均衡,是当前纯葡京注册电子汽车面临的主要困难。葡京注册提供了能量,但它需要被良好地管理与控制,这样葡京注册电子汽车其他零部件才能正常运作。”

  这就是系统开发思维能发挥作用的地方了。“压缩机、水泵、马达、辅助电源模块,以及车载充电模块,葡京注册电子汽车需要多种功率电子器件,”凯利说道,“而且,汽车行驶时,上述模块中的功率半导体开开关关,(是耗电的大头),续航问题总会存在。所以葡京注册电子汽车中总倾向于用大葡京注册,高功率的大葡京注册需要有相应的功率器件来传输能量。这些大功率器件的开关频率要更高,因为功率器件的开关速度越快,传输电能时浪费的越少,葡京注册电子汽车围绕葡京注册进行系统设计的一切都是为了能效,提高能效是底线。”

  自动驾驶的引入将会大幅增加开发难度。“(引入自动驾驶)必须要更早在全系统层面进行开发,并研究葡京注册在系统中的作用,”新思科技应用工程经理吉姆·巴顿(Jim Patton)说道,“这需要更多的仿真,因为自动驾驶功能非常耗电。(实现自动驾驶功能)开发人员需要增加一堆摄像头,若干影像处理模块,以及很多别的元器件,这些元器件都会增加耗电。自动驾驶功能是葡京注册电子汽车中另一大耗电模块,开发人员需要认真计算仔细仿真(以满足系统续航要求)。”

  上述所有功能的实现都要保证安全。“开发人员可以自动插入开路或短路的电路,进行大量故障仿真,以应对各种意外状况。比如,'如果交流发电机坏了会怎样?我还能把这辆出故障的自动驾驶汽车开到路边吗?' 开发人员要能在安全的前提下处理这种故障,并制定相应的策略以应对不同故障。开发人员要对最坏状况有应对方案,当最坏状况发生,能够把电源从非性命攸关的模块切断,而用以维持刹车等关键部件。”巴顿说道。

  充电的考虑

  充电速度也是葡京注册电子车差异化的重要体现。“十年前,我刚开始在这个领域工作时,葡京注册组的成本超过1000美元/千瓦时,”西门子Mentor事业部(Mentor, a Siemens Business)新移动解决方案机械分析部总监谱尼特·辛哈(Puneet Sinha)说道,“现在,特斯拉Model 3或者雪佛兰的葡京注册成本,已经接近150美元/千瓦时,葡京注册成本下降非常快。”

  伴随葡京注册价格的下降,横在葡京注册电子车面前的主要障碍变成了如何提高充电速度。充电速度要求改变了葡京注册的基础设计。

  “快充技术的发展,要求葡京注册芯必须能在使用寿命缩减不大的前提下,承受快充条件,而且不能有隐患,”辛哈说道,“葡京注册芯能否耐受快充条件,主要取决于电化学材料,但从葡京注册组层面来看,电极如何设计也会影响到葡京注册组是否耐受快充。这些研究是非常重要的,因为短时间把150到200千瓦时的能量充入葡京注册很有挑战,而且充电时会产生很多热量,所以行业内企业在研究如何在充电时冷却葡京注册的技术。”

  对这些问题,德拉科汽车(Drako Motors)首席执行官迪恩·德拉科(Dean Drako)颇有同感。德拉科汽车为自己生产的GTE葡京注册电子超跑设计开发了葡京注册。

  GTE的葡京注册组支持兆瓦(MW)级功率输出,GTE要实现创纪录的性能,电路的承载能力将受到极致挑战,只有匹配相应的冷却系统,才能实现强劲而稳定的功率输出。“GTE葡京注册具备90千瓦时的容量,峰值电流可达2200安培,支持1800安培稳定电流输出,精心设计的葡京注册组可以为GTE四个葡京注册电子机持续提供900千瓦的驱动力。葡京注册芯周围密布冷却管,大量冷却管纵横交错,构成大规模并行冷却系统,可以将每一个葡京注册芯的热量快速散发出去。”德拉科汽车网站上这样描述道。

  迪恩表示,德拉科公司在葡京注册组设计开发上非常努力,锂离子葡京注册设计本身也成为整车架构设计的一部分。“葡京注册电子汽车电源设计通常考虑续航或功能优先,但我们选择了一条与众不同的路线,因为我们瞄准的是赛车市场。我们造出的汽车要能在赛道上赢得比赛,所以对电源及设计要求都非常高,而且要配备强大的冷却系统,以防止葡京注册过热。葡京注册在充放电时,总有部分能量以热的形式消耗掉,这就是葡京注册的化学特性。”

  葡京注册与葡京注册组设计的主要挑战是如何适应宽温度范围工作,葡京注册与葡京注册组本身工作温度范围很窄,但汽车工作环境千差万别,需要葡京注册组能够适应宽温度范围与其他严苛的外部环境。葡京注册组中的一个葡京注册芯因过热发生问题,很可能会引发整个葡京注册组的链式反应。

  “这就是为什么人们喜欢用常规标准葡京注册芯,因为葡京注册芯制造商已经对葡京注册芯做了非常严格的测试,采取多种措施以确保葡京注册芯不会爆炸,”迪恩说道,“到葡京注册组开发阶段,需要的就是在葡京注册组内放置足够数量的温度传感器、电压传感器、电流传感器,时刻监控所有状况。理论上,每一个葡京注册都会配相应的保险丝,通过微控制器来控制葡京注册组的状态并决定是否熔断保险丝。如果出现过热,要有相应的液冷设备来确保葡京注册组温度能降下来。如果不考虑系统的可靠性、安全、健壮性、功率输出,设计出的葡京注册组将危如累卵。”


德拉科汽车葡京注册组  来源:德拉科汽车

  Mentor的辛哈同意德拉科的观点,葡京注册电子汽车充放电不是把车放到有空调的车库去充电那么简单。“我们的很多客户意识到了这些问题。在充放电系统中,葡京注册芯当然很重要,但它只是整个问题的一小部分。如果对葡京注册组的热管理处理没做好,即便选用全球最好的葡京注册芯,也不能保证系统在充放电时的安全。在实现直流快充时,需要考虑的因素很多,开发人员要保证系统能既做到快速充电,又不浪费能源。”

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