新能源汽車動力控制過程

2023-12-20 17:09:53 作者：資訊小編

傳統(tǒng)汽車驅(qū)動車輛是依靠內(nèi)燃機做功，通過變速器改變輸出動力的傳動比旋轉(zhuǎn)方向，再通過傳動軸和車輪實現(xiàn)車輛驅(qū)動。而純電動汽車的電力驅(qū)動系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機和變速器，依靠動力電池、逆變器和電機變速單元實現(xiàn)車輛的驅(qū)動。

如下圖是純電動汽車的基本驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，當駕駛員踩下加速踏板時，車輛控制模塊將控制動力電池輸出電能，然后通過控制逆變器驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，驅(qū)動電機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒輪機構(gòu)帶動車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)車輛的前進或后退。

純電動汽車動力傳輸工作原理如下所示。

1)基本驅(qū)動部件

純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要的部件包括有動力電池、逆變器、帶有電機的變速單元。

圖3-2-3所示為典型純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的原理示意圖。在新能源汽車應(yīng)用中，一般將動力電池組和逆變器之間的電路單元稱之為BDU(BatteryDisconnectingUnit)。

2)基本驅(qū)動過程

純電動汽車驅(qū)動過程中能量的流動主要有以下2條路徑：

(1)驅(qū)動車輛

驅(qū)動時來自動力電池的能量通過BDU、逆變器，再進入電機變速單元實現(xiàn)車輛驅(qū)動。

(2)回收制動能量

制動或車輛減速時，變速單元內(nèi)的電機將變成發(fā)電機，將能量通過逆變器、BDU傳回動力電池，為電池充電。

純電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)在不同路況環(huán)境下，快速反應(yīng)并順利驅(qū)動車輛滿足駕駛員需求，并不僅僅是依靠上述幾個動力部件來完成的，整個驅(qū)動系統(tǒng)還需要一套完善的控制模塊。即整車控制器(VCU)、電機控制器(MCU)和電池管理系統(tǒng)(BMS)，這3個控制器是純電動汽車的核心技術(shù)，對整車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和安全性等有著重要影響。如下圖所示。

(1)VCU

位置：通常安裝在車身上，如駕駛室內(nèi)。

功能：全車動力系統(tǒng)的主控制模塊，類似于傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)控制模塊PCM的功能。

VCU是實現(xiàn)整車控制決策的核心電子控制單元。VCU通過采集加速踏板、擋位、制動踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖；通過監(jiān)測車輛狀態(tài)(車速、溫度等)信息，由VCU判斷處理后，向動力系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)發(fā)送控制命令，同時控制車輛其他系統(tǒng)的運行模式。下圖所示為寶馬i3（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）純電動汽車VCU的位置。

(2)MCU

位置：通常位于逆變器內(nèi)部。

功能：是電機的主控制模塊，接收VCU信號，控制電機的運轉(zhuǎn)方向、輸出功率等。

MCU通過接收VCU的車輛行駛控制指令，控制電機輸出指定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動車輛行駛。實現(xiàn)把動力電池的直流電能轉(zhuǎn)換為所需的高壓交流電、并驅(qū)動電機輸出機械能。

同時，MCU還會利用傳感器采集如下信息，并將運行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器VCU。這包括：

①電流傳感器：用以檢測電機工作的實際電流。

②電壓傳感器：用以檢測供給逆變器工作的實際電壓。

③溫度傳感器：用以檢測電機控制系統(tǒng)自身的工作溫度。

下圖所示為北汽新能源 EV200的MCU，位于前機艙內(nèi)。

(3)BMS

位置：通常位于動力電池組總成內(nèi)部。

功能：是動力電池內(nèi)電池的管理模塊。

BMS是動力電池最關(guān)鍵的控制模塊，用于檢測動力電池內(nèi)單個電池單元的電壓、電流，并實現(xiàn)多個電池單元之間的均衡控制。圖3-2-7所示為騰勢（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）純電動汽車內(nèi)BMS的位置，通常純電動汽車內(nèi)的BMS控制模塊只有1個，但是由于動力電池內(nèi)部由多個電池組串聯(lián)，因此BMS還會在每個電池組上設(shè)計1個接口模塊，BMS最后通過管理每個接口模塊來實現(xiàn)對整個電池的管理。