雪佛兰博尔特动力总成综述

发布日期:2020年7月9日
供稿人:Sinjin迪克森沃伦博士

电动汽车(EV)是潜在的汽车市场一个颠覆性的技术。他们提供的提高能源效率的承诺,减少排放,这取决于用来产生电力的主要能源来源的潜力。此外,由于电力一般是多少更便宜的与汽油相比,电动汽车的运营成本更低,部分原因是税收差异。然而,锂离子电池的一个缺点是其能量密度比汽油电池低100倍。看到)。即使考虑到电动汽车的更高效率,我们也需要将电池的能量密度提高1 ~5倍,以达到与汽油动力汽车相同的重量效率。

TechInsights的最近完成的部分的一些分析雪佛兰螺栓电动汽车。根据《消费者报告》,2020年雪佛兰“博尔特是第一比较实惠EV具有健壮的驱动范围。这个小两厢车是建立在一个大的66千瓦时的电池组,该车的地板,并有助于在坐在车上的感觉栽种尽管它高大的立场。随着水龙头200种电气化马,博尔特加快津津有味。完全充电需要10小时240伏连接器,但与额定417公里范围内,业主应很少有完全充电的博尔特。”我们的分析集中于动力传动系,包括逆变器和锂离子电池组。在这短短的文章中,我们将回顾一些这方面的分析。

图1显示了一个框图的雪佛兰螺栓动力系统。锂离子电池组、逆变器和驱动单元构成了动力系统的核心。板载充电模块用于将主交流电源转换为所需的直流电源进行电池充电。电池控制模块平衡电池组中的电池的充放电。逆变器将电池的直流电流转换为驱动单元(电机)所需的三相交流电。辅助电源模块提供12v直流来运行汽车的各种电器部件,如加热风扇和电动窗。ECM控制驱动单元。

图1雪佛兰螺栓动力总成框图

图1雪佛兰螺栓动力总成框图

雪佛兰Bolt上的电池组由LG电子制造,占据了汽车起落架的很大一部分。锂离子电池使用起来有些危险;由于极高的电能密度和可燃有机电解质材料的存在,TechInsights在我们办公室停车场的一个存储容器中进行了基本的拆卸工作,如图2所示。

图2 LG电子VISTA 2.0单元组装从雪佛兰Bolt

图2 LG电子VISTA 2.0单元组装从雪佛兰Bolt

图3显示了摘除外壳的LG电子VISTA 2.0电池组的照片。该电池组由串联和并联的电池组组成,以产生所需的高电压和大电流。电池的左下角有一个电池控制模块。这个模块用于管理电池的电和热负载。这是非常重要的电池电池的充放电在相同的速度,以确保热稳定性和长寿命的电池组。将单个电池模块从电池组中取出,然后拆卸,释放出一个SB035Z6电池进行进一步分析,如图4和图5所示。在对电池内部结构进行分析之前,SB035Z6电池被仔细地释放。

图3内的LG电子VISTA 2.0电池组件从雪佛兰螺栓

图3内的LG电子VISTA 2.0电池组件从雪佛兰螺栓

图4来自雪佛兰Bolt的LG电子VISTA 2.0单元模块

图4来自雪佛兰Bolt的LG电子VISTA 2.0单元模块

图5来自雪佛兰Bolt的LG电子SB035Z6离子电池

图5来自雪佛兰Bolt的LG电子SB035Z6离子电池

所述SB035Z6电池单元的内部结构的光学截面图像在图6所示的锂离子电池技术的进一步讨论可以在我们发表最近的一篇文章中找到EEPower.com。电池的形成可能使用LG的堆叠和折叠结构,用有机隔膜材料隔开阳极(-)和阴极(+)层材料。图6所示的区域靠近电池单元的边缘。分离器和铝阴极电极比铜阳极电极延伸得更远,分离器保证了阳极和阴极活性材料的完全电分离。

从雪佛兰博尔特图6 LG电子SB035Z6离子电池断面

从雪佛兰博尔特图6 LG电子SB035Z6离子电池断面

细胞结构的更详细的SEM横断面视图如图7所示。我们的分析发现阴极活性材料是由LiNiMnCoO2粒子形成的,而阳极活性层是由石墨形成的。该隔膜包括在一侧涂有金属氧化物的有机薄膜。LG电子SB035Z6电池的结构和材料细节与TechInsights最近对三星SDI EB-BG977ABU锂离子电池[1]的分析有所不同。该电池取自三星Galaxy S10 5G SM-G977U智能手机,以LiCo2阴极代替Ni和Mn代替Co有两个优点。首先,由于钴的价格昂贵,它的成本较低;其次,用镍取代镍可以得到更高的工作电压,从而提高效率。

从雪佛兰螺栓图7 LG电子SB035Z6离子电池SEM横截面

从雪佛兰螺栓图7 LG电子SB035Z6离子电池SEM横截面

LG电子VISTA 2.0电池组直接给LG电子2429-6561单电源逆变模块供电,如图8所示。从逆变器模块上取下盖子,取出两块印刷电路板(pcb),将英飞龙FS800R07A2E3 IGBT3 (650 V 800 a)电源模块安装在压铸铝盒的底部,如图9所示。该电源模块提供驱动驱动单元电机所需的三相交流电源。

图8 LG电子2429-6561单电源逆变器模块

图8 LG电子2429-6561单电源逆变器模块

图9里面的LG电子2429-6561单逆变器模块

图9里面的LG电子2429-6561单逆变器模块

图10显示了InfineonFS800R07A2E3去掉陶瓷盖的IGBT3。该器件由三个独立的半桥IGBT功率级组成,每个级由四对IGBT模和四个二极管模组成。FS800R07A2E3是一个IGBT3混合包TM值2电源模块,具有沟槽门和场停止植入。

图10英飞凌FS800R07A2E3 IGBT3(650 V. 800 A)

图10英飞凌FS800R07A2E3 IGBT3(650 V. 800 A)

图11显示了在FS800R07A2E3中发现的一个IGBT模具的扫描电镜横断面。该垂直装置具有顶部侧带有沟槽栅极的发射极/源金属化。TechInsights分析了几种IGBT沟栅IGBT技术,包括最近在InfineonFP10R12W1T7B11BOMA1[2]中发现的更先进的IGBT7技术。

图11 Infineon FS800R07A2E3 IGBT3模具截面- SEM

图11 Infineon FS800R07A2E3 IGBT3模具截面- SEM

混合动力和电动车的汽车技术依赖于广泛的电力电子和锂离子电池技术。以笔者的第一辆汽车,1983年丰田花冠,比较非凡。1983年花冠设有机械经销商,即控制火花塞点火,并且可能是最复杂的一块电子是AM / FM收音机,它的特点机械按钮调整。相比之下,现代的混合动力和电动汽车,甚至是常规天然气为动力的汽车,都充斥着复杂的电子产品。

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1三星SDI EB-BG977ABU锂离子电池探索性分析,TechInsights, EXR-1909-801。
2英飞凌FP10R12W1T7B11BOMA1 TRENCHSTOP IGBT7电源概要,TechInsights, PEF-1912-801。

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