新能源汽車電驅系統概述
A. 純電動汽車的驅動系統由哪些部分組成
電動汽車由動力電池、底盤、車身和電器四部分組成。動力電池作為電動汽車的重要組成部分,分為電池模組、電池管理系統、熱管理系統、電氣及機械繫統這四個主要部分。底盤由驅動電機及控制系統、行駛系統、轉向系統和制動及能量回收系統四部分組成。
純電動汽車驅動系統的組成如圖7所示,主要由中央控制單元、驅動控制器、驅動電動機、機械傳動裝置等組成。為適應駕駛人的傳統操縱習慣,純電動汽車仍保留了加速踏板、制動踏板及有關操縱手柄或按鈕等。不過在電動汽車上是將加速踏板、制動踏板的機械位移量轉換為相應的電信號輸入到中央控制單元來對汽車的行駛實行控制的。對於擋位變速桿,為遵循駕駛人的傳統習慣,一般仍需保留,同樣除傳統的驅動模式外也就只有前進、空擋、倒退三個擋位,並且以開關信號傳輸到中央控制單元來對汽車進行前進、停車、倒車控制。
B. 新能源汽車控制器的概念及整車控制器的工作原理
新能源汽車作為一種綠色的運輸工具在環保、節能以及駕駛性能等方面具有諸多內燃機汽車無法比擬的優點,其是由多個子系統構成的一個復雜系統,主要包括電池、電機、制動等動力系統以及其它附件(如圖1所示)。各子系統幾乎都通過自己的控制單元(ECU)來完成各自功能和目標。為了滿足整車動力性、經濟性、安全性和舒適性的目標,一方面必須具有智能化的人車交互介面,另一方面,各系統還必須彼此協作,優化匹配,這項任務需要由控制系統中的整車控制器來完成。基於匯流排的分布式控制網路是使眾多子系統實現協同控制的理想途徑。由於CAN匯流排具有造價低廉、傳輸速率高、安全性可靠性高、糾錯能力強和實時性好等優點,己廣泛應用於中、低價位汽車的實時分布式控制網路。隨著越來越多的汽車製造廠家採用CAN協議,CAN逐漸成為通用標准。採用匯流排網路可大大減少各設備間的連接信號線束,並提高系統監控水平。另外,在不減少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制單元,拓展網路系統功能。
下面對每個模塊功能進行簡要的說明:
1、開關量調理模塊
開關量調理模塊,用於開關輸入量的電平轉換和整型,其一端與多個開關量感測器相連,另一端與微控制器相接;
2、繼電器驅動模塊
繼電器驅動模塊,用於驅動多個繼電器,其一端通過光電隔離器與微控制器相連,另一端與多個繼電器相接;
3、高速CAN匯流排介面模塊
高速CAN匯流排介面模塊,用於提供高速CAN匯流排介面,其一端通過光電隔離器與微控制器相連,另一端與系統高速CAN匯流排相接;
4、電源模塊
電源模塊,可為微處理器和各輸入和輸出模塊提供隔離電源,並對蓄電池電壓進行監控,與微控制器相連;
5、模擬量輸入和輸出模塊
模擬量輸入和輸出模塊,可採集0~5V模擬信號,並可輸出0~4.095V的模擬電壓信號。
6、脈沖信號輸入和輸出模塊
可採集脈沖信號並調理,范圍1Hz—20KHZ,幅度6---50V;輸出PWM信號
范圍1HZ—10KHZ,幅度0—14V。
7、故障和數據存儲模塊
鐵電存儲器可以存儲標定的數據和故障碼,車輛特徵參數等,容量32K。
二、整車控制器功能說明
新能源汽車整車控制器基本上以下幾項功能:
1.對汽車行駛控制的功能
新能源汽車的動力電機必須按照駕駛員意圖輸出驅動或制動扭矩。當駕駛員踩下加速踏板或制動踏板,動力電機要輸出一定的驅動功率或再生制動功率。踏板開度越大,動力電機的輸出功率越大。因此,整車控制器要合理解釋駕駛員操作;接收整車各子系統的反饋信息,為駕駛員提供決策反饋;對整車各子系統的發送控制指令,以實現車輛的正常行駛。
2.整車的網路化管理
在現代汽車中,有眾多電子控制單元和測量儀器,它們之間存在著數據交換,如何讓這種數據交換快捷、有效、無故障的傳輸成為一個問題,為了解決這個問題,德國BOSCH公司於20世紀80年代研製出了控制器區域網(CAN)。在電動汽車中,電子控制單元比傳統燃油車更多更復雜,因此,CAN匯流排的應用勢在必行。整車控制器是電動汽車眾多控制器中的一個,是CAN匯流排中的一個節點。在整車網路管理中,整車控制器是信息控制的中心,負責信息的組織與傳輸,網路狀態的監控,網路節點的管理以及網路故障的診斷與處理。
3.制動能量回饋控制
新能源汽車以電動機作為驅動轉矩的輸出機構。電動機具有回饋制動的性能,此時電動機作為發電機,利用電動汽車的制動能量發電,同時將此能量存儲在儲能裝置中,當滿足充電條件時,將能量反充給動力電池組。在這一過程中,整車控制器根據加速踏板和制動踏板的開度以及動力電池的SOC值來判斷某一時刻能否進行制動能量回饋,如果可以進行,整車控制器向電機控制器發出制動指令,回收能部分能量。
4.整車能量管理和優化
在純電動汽車中,電池除了給動力電機供電以外,還要給電動附件供電,因此,為了獲得最大的續駛里程,整車控制器將負責整車的能量管理,以提高能量的利用率。在電池的SOC值比較低的時候,整車控制器將對某些電動附件發出指令,限制電動附件的輸出功率,來增加續駛里程。
5.車輛狀態的監測和顯示
整車控制器應該對車輛的狀態進行實時檢測,並且將各個子系統的信息發送給車載信息顯示系統,其過程是通過感測器和CAN匯流排,檢測車輛狀態及其各子系統狀態信息,驅動顯示儀表,將狀態信息和故障診斷信息經過顯示儀表顯示出來。顯示內容包括:電機的轉速、車速,電池的電量,故障信息等。
6.故障診斷與處理
連續監視整車電控系統,進行故障診斷。故障指示燈指示出故障類別和部分故障碼。根據故障內容,及時進行相應安全保護處理。對於不太嚴重的故障,能做到低速行駛到附近維修站進行檢修。
7.外接充電管理
實現充電的連接,監控充電過程,報告充電狀態,充電結束。
8.診斷設備的在線診斷和下線檢測
負責與外部診斷設備的連接和診斷通訊,實現UDS診斷服務,包括數據流讀取,故障碼的讀和清除,控制埠的調試。
C. 新能源汽車電機控制系統有哪些功能
電機控制器的作用就是控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置。
D. 純電動汽車電機驅動系統有哪幾部分組成
電機驅動系統主要由中央控制器、驅動控制器、電動機、冷卻系統、機械傳動裝置等組成。
E. 新能源汽車電驅動系統的主要任務是什麼
電動機就像是傳統汽車中的發動機,其主要任務是在駕駛人的控制下,高效率地將動力電池存儲的電能轉化為車輪的動能驅動車輛,或者在制動時將車輪上的動能轉化為電能反饋到動力電池中以實現車輛的制動能量回收。
控制器就像人體的神經中樞,電動汽車必須通過一個整車控制系統來進行各子系統的協調控制,從而實現整車的最佳性能。電源系統包括蓄電池組、電池管理系統(BMS)等。輔助系統包括輔助動力源、動力轉向系統、空調器、照明裝置等。
電動機中央驅動形式,直接借用了內燃機汽車的驅動方案,由發動機前置前驅發展而來,由電動機、離合器、變速箱和差速器組成。用電驅動裝置替代了內燃機,通過離合器將電動機動力與驅動輪進行連接或動力切斷,變速箱提供不同的傳動比以變更轉速;功率曲線匹配的需要,差速器實現轉彎時兩車輪不同車速的行駛。
還有一種雙電動機電動輪驅動方式,機械差速器被兩個牽引電動機所代替,兩個電動機分別驅動各自車輪,轉彎時通過電子差速控制以不同車速行駛,省掉了機械變速器。
F. 新能源電驅系統標准解讀與拓展:帶載溫度循環耐久(PTCE)
聲明:本文為作者臭皮匠試驗室(同微信號)授權發布,轉載請註明出處。
導語:帶載溫度循環耐久(Powerthermalcycleenrance,PTCE),反映的是動力總成在生命周期內溫度循環條件下的運行壽命,與之前寫過的高溫運行耐久(HTOE)和機械疲勞耐久並列,為三合一電驅動系統壽命試驗的「三座大山」。ISO16750/ISO19453中對此有所定義,但是"標准能否反映整車壽命?","整車壽命與PTCE又是如何等效的?"值得我們探討。
為了回答導語中的問題,我們分四部分來解讀這個話題:
1.什麼是PTCE?
2.ISO16750/ISO19453中關於PTCE的定義能否反映整車壽命?
3.怎麼定義PTCE,以等效於整車全壽命要求?
-PTCE考核對象和范圍
-產品生命周期和負荷要求
-Coffin-Manson加速模型
-PTCE載入曲線的定義
4.展望
1.什麼是PTCE?
帶載溫度循環耐久(Powerthermalcycleenrance,PTCE),反映的是動力總成在生命周期內溫度循環條件下的運行壽命,與之前寫過的高溫運行耐久(HTOE)和機械疲勞耐久並列(#文章末尾有相關文章的傳送門#),為三合一電驅動系統壽命試驗的「三座大山」。
由此可知,EDS必須在整個測試運行期間承受與實際車輛壽命相當的損傷等級。這個所謂的"損傷等級"由兩部分來確認:1)生命周期內的溫度譜;2)生命周期內的里程數與載荷譜。因此,我們後續的分析都是基於這兩個基本量來進行。
2."ISO16750/ISO19453中關於PTCE的定義能否反映整車壽命?"
ISO16750-45.3.2和ISO194535.2.1中關於帶載溫度循環耐久(PTCE)的要求類似,均源於IEC60068-2-14,所不同的是對一個溫度循環中持續時間的定義。
本文僅參考ISO19453進行說明,詳細測試方法如下:
其中,II.a代表被測樣件不帶載工作,II.c代表被測樣件帶載工作。
綜上,導語中的問題有了答案:
1)ISO16750/ISO19453標准中對帶載溫度循環耐久的定義不能覆蓋整車全壽命;
2)可以依據整車生命周期和負荷要求,通過Coffin-Manson模型對PTCE耐久加速,完成PTCE試驗的等效設計。
4.展望
PTCE試驗設計的拓展
上述案例上述案例相對簡單,實際PTCE的設計應用中,還需考慮以下幾個方面:
a).水溫溫度譜:如果考慮水溫溫度譜,試驗應該如何定義?
b).駕駛模式:本文僅考慮驅動模式(driving),如果有充電(charging)、駐車(parking)等模式,需要如何考慮?
c).溫度變化速率:一般由整車定義,如若沒有可以通過前置試驗,這個試驗要怎麼做?
d).HVDC端電壓:可按照一定比例的"最高電壓-額定電壓-最低電壓"進行分配。
PTCE評判標準的定義
標准中對測試pass的評價標準定義就一句話,如下:
這顯然是不夠的,國外主機廠一般會在leg最後增加關鍵參數和泄露測試,以驗證其機械部件、功能和性能的完整性。那麼問題來了,這裡面具體是指的哪些測試呢?為什麼要做這些測試?留給我們思考。
寫在最後:
關於PTCE和HTOE,在現有標准和文獻中並沒有系統性的表述可供參考,以上內容是根據多方面碎片信息,結合標准和工作經驗做的總結,有理解不對或片面的地方,請指正,非常期待能聽到大牛們的意見!
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。
G. 新能源汽車電驅系統是怎麼
現代電動汽車電驅動系統主要由四大部分組成:驅動電機、變速器、功率變換器和控制器。驅動電機是電氣驅動系統的核心,其性能和效率直接影響電動汽車的性能。驅動電機和變速器的尺寸、重量也會影響到汽車的整體效率。功率變換器和控制器則對電動汽車的安全可靠運行有很大關系。
純電動汽車驅動電機,電力驅動系統類型
按電力驅動系統的組成和布置形式不同,純電動汽車分為機械傳動型、無變速器型、無差速器型和電動輪型四種類型。
機械傳動型純電動汽車
由發動機前置後輪驅動的燃油汽車發展而來,保留了內燃機汽車的傳動系統,只是把內燃機換成了電動機。這種結構可以提高純電動汽車的起動轉矩及低速時的後備功率,對驅動電動機要求低,可選擇功率較小的電動機。
無變速器型純電動汽車
驅動系統的最大特點是取消了離合器和變速器,採用固定速比減速器,通過電動機的控制實現變速功能。這種結構的優點是機構傳動裝置的質量較輕、體積較小,但對電動機的要求較高,不僅要求有較高的起動轉矩,而且要求有較大的後備功率,以保證純電動汽車的起步、爬坡、加速等動力性能。
無差速器型純電動汽車
結構採用兩個電動機,通過固定速比減速器分別驅動兩個車輪,每個電動機的轉速可以獨立調節。當汽車轉向時,由電子控制系統實現電子差速,因此,電動機控制系統比較復雜。
電動輪型純電動汽車
將電動機直接裝在驅動輪內(也稱為輪轂電動機),可進一步縮短電動機到驅動車輪之間的動力傳遞路徑,但需要增設減速比較大的行星齒輪減速器,以便將電動機轉速降低到理想的車輪轉速。這種結構對控制系統控制精度和可靠性的要求較高。
電力驅動系統特性
能量轉換效率高
無污染、零排放、對環境友好
靈活方便控制工作狀態
系統工作狀態不會受到外界環境的影響
總體重量不變
無雜訊,對環境沒有影響
安全性好
何為電動汽車三合一電驅系統技術?
電動汽車三合一電驅系統技術是指將電控、電機和減速器集成為一體的技術,隨著電動汽車技術的不斷演進,集成化設計將無可爭辯地成為未來發展的趨勢。
目前市面上比較前列的電動驅動系統
GKN吉凱恩(納鐵福)
在不需要純電動或混合動力驅動時,可以通過一個集成的切斷裝置將電動機從傳動系統中斷開,該裝置採用了機電驅動離合器。GKN還對齒輪和軸承布置進行了優化,實現更高的效率、更好地NVH性能和耐久性。
博世Bosch
博世Bosch新動力系統e-axle電動軸,使電動軸驅動可提供更佳的續航力。博世BOSCH電驅動橋特點:高度集成化、簡化冷卻管路和功率驅動線纜、平台化設計靈活適配不同車型。
ZF三合一電驅系統
采埃孚(ZF)研發的適用於小型和中型轎車的電動車驅動產品,能很好的適應未來的城市交通狀況。利用多面壓合連接技術來實現鋁制推力桿與鋼制橫結構的鏈接,具備電能轉化效率高和性能優異的特點。