PDU即Power Distribution Unit电源分配单元,主要作用是将输入的电能按需分配到各个用电系统中。在汽车上,PDU也是汽车电气系统的核心配电部件,负责将电池或发电机输出的电能分配给车上的各种电器,在分配电力的同时还能进行电路保护、主动诊断、监控用电情况等。

在电动汽车中,电池包往往是采用400V或800V的高压电,PDU对电池输出的高压电定向分配给车上的各个部件,比如主驱电机、热管理系统(压缩机、加热器)、DC-DC、OBC等。PDU还对多路输出进行管理,通过内置的智能接触器(如主正负接触器)和熔断器,按控制信号分时接通不同负载,例如在充电时优先保障电池管理系统(BMS)供电,行车时优化电机与空调的能耗。

由于整车的各个电器部分都通过PDU进行分配电力,所以PDU也需要具备电路保护功能。在目前的电动汽车中,考虑到集成度的需求,PDU会使用eFuse代替传统的熔断器,实时监测电流并实现毫秒级切断,例如在电机堵转或短路时快速响应。同时PDU还能够监测母线电压波动,防止因电压骤升(如再生制动能量回收)损坏敏感电子元件,并通过预充电电路限制初始电流冲击,延长电容器寿命。

在电动汽车上的各种驾驶模式,其实也可以通过PDU来控制配电策略来实现。PDU会接收来自VCU的指令,如根据驾驶模式(经济/运动)调整配电策略,或在碰撞信号触发时瞬间切断高压回路,或是低电量下优先保障动力系统供电等。

比如特斯拉在Model3上,将PDU集成在动力总成中,直接驱动后桥电机,并通过LVDS接口与中央计算模块通信,实现OTA升级中的电源策略优化。

PDU还能够采集各回路的用电数据,为能量回收策略及续航计算提供实时数据支持,以降低能耗和提高续航里程。

随着新能源汽车的智能化和集成化趋势,PDU从以往的独立模块,也开始往着高度集成的方向发展。在多合一电驱系统中,PDU与OBC、DC-DC、电机控制器等集成在一个模块中。集成化的优势在于,有效降低了系统复杂度和能量损耗,例如比亚迪e平台3.0 Evo通过集成设计将整车线束缩短40%,电驱系统体积减小30%,助力新能源车电耗降至10kWh/百公里以下。

PDU作为整车电力分配的核心,还逐步与整车全域操作系统融合。比如蔚来推出的SkyOS·天枢系统,通过统一管理能源分配,实现PDU与智能驾驶、底盘控制等系统的协同工作,支持OTA升级和动态能耗优化。

汽车PDU内部主要包含继电器、保险丝(eFuse)、断路器、电容、IGBT/SiC MOSFET、功率二极管、MCU、电流传感器、温度传感器等主要部件。而随着高度集成化和与车载操作系统的融合,未来汽车PDU中还需要通信性能更强的MCU来处理、发送和接收数据,与整车的各个部件进行协同工作。

文章来自:电子发烧友

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作者 yinhua

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