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焉知汽车科技|小三电系统（PDU+DC+OBC）的技术研究

北京联盟_本文原题为：小三电系统（PDU+DC+OBC）的技术研究
来源|电动学堂
0引言
近几年 ， 在国家政策的支持下 ， 新能源汽车产销量保持了较快增长 ， 随着规模效应 ， 国家逐步降低对新能源汽车的补贴 ， 新能源行业也启动新一轮优胜劣汰 ， 对于新能源整车企业 ， 成本压力越来越大 。 新能源汽车发展时间较短 ， 零部件质量 ， 软件质量也是整车开发的难点 。
针对这些问题 ， 确定了小三电的技术方案：将主正、负接触器从PDU中移到动力电池内部 ， PDU只为PTC、EAC、无线充电等较小功率的高压电器配电；把车载充电和和DCDC变换器的功率模块和控制模块拆分 ， 功率模块由具备丰富经验的电源生产企业设计生产 ， 控制模块的软、硬件由整车企业设计生产 ， 整车企业定义控制模块和功率模块的接口 。
这种方案把既要满足汽车行业规范要求 ， 又要满足电源规范要求的复杂车载充电机、DCDC做了简化成为功率模块和控制模块；功率模块只需要满足电源相关规范 ， 有更多工业电源厂家可以进入 ， 有利于实现规模化 ， 产品质量也得到保证；控制模块的功能集成在VCU或是域控制器内 ， 整车企业可利用成熟的软件开发流程 ， 设计解决复杂的充电系统逻辑 ， 从而减少了与充电机供应商的沟通成本 ， 大大提高的软件可靠性 。
1技术分析及企业调研
欣锐科技、威迈斯、杭州富特三家国车载电源企业 ， 占国内68%的市场份额 ， 32%的份额被其它车载电源企业瓜分 。 特斯拉和国内的如广汽、吉利、蔚来、奇瑞等各家的技术方案各不相同 。 小型化、集成化、高功率密度化就市场需求的方向 ， 把小三电成为更利于规模化的产品的企业 ， 将会在下一轮竞争中胜出 。
1.1车载充电机和DCDC的技术方案
电动汽车的OBC主要由功率电路（PFC+移相全桥[1]/LLC）和控制电路组成 ， 可分为单向OBC和双向OBC ， 单向OBC只能给动力电池充电 ， 双向OBC可以把动力电池的直流电逆变成为家用220V交流电 。 OBC+DCDC磁集成 ， 如图1所示 。 OBC、DC共用控制电路、DC输出全桥电路、DC输出滤波电路 ， 能够降低成本 ， 减小体积 。
焉知汽车科技|小三电系统（PDU+DC+OBC）的技术研究
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OBC和DC总成在整车上动用难度和工作量很大 ， 逻辑单片机外围电路需要满足ISO16750相关的要求 ， 逻辑功能要匹配整车进行调整定义 ， 充电机的状态机定义 ， 充电上、下电时序 ， 电子锁控制及检测电路与整车的电子锁的驱动方式及验证 。 使单件和软、硬件研发成本高昂 。
1.2高压配电盒方案分析
高压配电盒即PDU ， 由于PDU与整车电气布置相关 ， 每个车型的PDU都有差异 ， 所以PDU难以形成标准品 。 市场上主流方式有两种：一种是针对具体车型定制开发PDU产品；另一种方式是将PDU功能集成到其他零部件中 ， 如针对具体车型定制开发OBC+DC+PDU多合一产品 。
特斯拉把PDU集成到动力电池中 ， 整车少了PDU这个零件 ， 减少了开发成本；比亚迪E5把OBC ， DCDC ， 电机控制器 ， 动力电池继电器 ， 配电等部集成在一起；吉利与比亚迪比起来 ， PDU中少了电机控制器 。
综合多家整车企业的PDU方案 ， 成本最优靠性最好的特斯拉 ， 国内整车企业的整合能力达不到特斯拉的水平 ， 但有一定的改进空间 。
1.3充电系统控制分析
国家标准化管理委员会在2015年12月发布了GB/T18487.1-2015电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求 ， 定义了充电接口原理和时序 ， 于2017年10月发布了GB/T34657.2-2017电动汽车传导充电互操作性测试规范第2部分：车辆 。
焉知汽车科技|小三电系统（PDU+DC+OBC）的技术研究
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国标建议的控制引电电路原理如图2所示 ， 解决新能源汽车和充电桩的充电兼容性 ， 但是整车内部实现的方案却各有不同 。 检测点2、3的检测电路有放在充电机、BMS、整车控制器内部 ， 这就要求OBC的零件生产企业要设计多种电路来匹配不同整车企业的需求 ， 软件策略也同样需要调整 ， 从行业高度分析 ， 不利于降低开发及单件成本 。


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