ZHCAEF8 September 2024 UCC5880-Q1
大功率测试是在 800V 直流链路电压条件下针对多个扭矩和速度命令进行的。此数据显示在图 3-3 和图 3-4 的逆变器效率图中。图 3-3 展示了弱栅极驱动强度 (5A) 的效率,而图 3-4 展示了强栅极驱动强度 (20A) 的效率。X 轴以 rpm 为单位显示机械速度,范围为 0rpm 至 9000rpm。Y 轴以 Nm 为单位显示电气扭矩,范围为 0Nm 至 150Nm。每条曲线都显示了特定的效率。如果取同样的点,例如 5500rpm 和 110Nm,弱驱动条件下的逆变器效率为 98.41%,而强驱动条件下为 98.94%。
图 3-3 弱驱动 (5A) 条件下的效率图
图 3-4 强驱动 (20A) 条件下的效率图上面显示的效率图涵盖了中国轻型汽车测试循环 - 乘用车 (CLTC-P) 驾驶循环所要求的扭矩/速度命令。从效率图来看,对于相同的速度命令和不同的扭矩命令,更高扭矩的逆变器可实现更高的效率。具体车辆的 CLTC-P 所需的最高扭矩值为 140Nm,从而产生最大 165Arms 的相电流。此驾驶循环用于展示由于动态更改栅极驱动强度而带来的效率提升。CLTC 期间可调栅极驱动强度的结果会被收集并与仅在弱驱动条件下运行的同一循环加以比较。根据 CLTC-P 速度数据 [km/h],即可计算特定车辆类型所需的速度和扭矩命令。图 3-5 展示了一个 CTLC 驾驶循环内随时间变化的速度(以 RPM 为单位)。
图 3-5 CLTC 驾驶循环驾驶循环所需的扭矩和速度命令与上一步中获取的数据相关联,并通过该方法比较能耗。图 3-6 展示了 CLTC-P 驾驶循环期间弱栅极驱动和强栅极驱动的功耗。
图 3-6 累积能量比较CLTC-P 驾驶循环内弱驱动的累积能量为 1.407kWh,而强驱动的累积能量为 1.375kWh。CLTC-P 的总距离为 14.94km,因此弱驱动和强驱动的平均功耗分别为 93.9Wh/km 和 92.03Wh/km。
在 CLTC-P 驾驶循环期间使用可调栅极驱动强度可将效率提高 2%。以 72kWh 电池为例,这将带来图 3-7 所示的四项关键改进。效率提高 2% 可以在相同的里程下节省 140 美元的电池成本(重量减轻 9kg,电池体积减小 7.5l),或者可以增加行驶里程 15.5km。
图 3-7 受 2% 效率提升影响的四个关键方面能耗和逆变器效率取决于车辆类型。车辆重量、最大速度和轮胎半径只是必须考虑的部分因素。不同的车辆也需要不同的功率才能在一个驾驶循环内达到相同的速度。如果车辆重量更重,则需要更大的功率,因此可调栅极驱动强度具有更大的影响力。对能耗有很大影响的另一个重要因素是驾驶方式。更频繁加速需要更频繁使用可调栅极驱动强度,而这种驾驶方式的效率提升会更多。