汽车|新能源客车高压附件集成控制器开发
来源 | 上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心
来源 | 电动学堂
引言
新能源客车高压系统除了驱动系统?储能系统外,还包含种类繁多的附件系统,如慢充接口?快充接口?BDU(电池高压盒)?PDU(高压配电盒)?MCU(电机控制器)?驱动电机?DCDC?油泵DC/AC?转向泵?气泵DC/AC?空压机?空调和除霜器等?
新能源客车亟需在统一高压电气架构基础上,设计开发平台化高压电气部件,以提高整车安全性能,降低整车设计复杂度,减少整车重量,并优化整车成本?
1 高压附件集成控制器开发
1.1 平台化高压电气架构设计
新能源客车平台化高压电气架构,应能够满足:
a.涵盖6~18m不同长度车型的功率和配置需求?
b.纯电动?混合动力及燃料电池不同车型的配置需求?
c.能源部件不同安装位置的要求,如动力电池顶置?底置和后舱布置等?
d.尽可能减少高压电气接口的数量?
e.在满足充电安全的前提下,尽可能减少专业充电人员的操作?
f.高压部件的检修及更换需要更便于维修人员操作?
如图1所示,平台化高压电气架构特点在于:
本文图片
a.独立的充电控制策略?整车充电时,DCDC接触器和预充电路工作,整车上其他的电气部件不工作,提高了主接触器和预充电路寿命及整车充电安全性,降低了能耗;同时,充电时不需要闭合整车低压电源总开关,减少了充电操作步骤,并避免了充电后未断开电源总开关而导致蓄电瓶亏电的风险?
b.高压附件集成控制策略?PDU?DCDC?油泵DCAC?气泵DCAC和除霜控制集成为1个高压附件集成控制器ACU?
c.统一的安全监控策略?ACU采用1块控制板加多块功率板的方式集成设计,对外作为1个通信及网络节点,降低了整车主干网络复杂度;ACU控制主接触器及预充电路?DCDC接触器及预充电路,统一管理整车高压电气的上?下电流程,监控所有部件的主动放电过程?
1.2 高压附件集成控制器硬件设计
ACU是整车高压电气架构及附件控制的载体,既需要把来自储能系统的电能进行分配,同时需要根据各个传感器及CAN总线上的信号输入进行决策,控制整车高压上下电和各个附件执行机构?另外,需要满足《电动客车安全技术要求》的规定,在高压系统失效时,需要确保转向系统的安全?ACU具有如下功能:
a.为各个高压负载提供高压配电,包括电机控制器?电空调等?
b.把动力电池电压转换为27V的整车低压用电(DC/DC功能)?
c.把动力电池电压转换为380V的交流电,驱动气泵电机工作(气泵DC/AC功能)和油泵电机工作(油泵DC/AC功能)?
d.用蓄电池驱动低压转向油泵工作(低压转向冗余功能)?
e.控制高压除霜器工作(除霜控制)?
f.主接触器及预充功能?
g.通过急停开关紧急关断高压功能?
控制器硬件结构如图2所示,具有如下几个特点:
本文图片
a.采用主从式硬件结构?主控制板主要功能是:对外作为网络节点,接收传感器和开关信号,并交互总线通信信息;对内基于工况及整车控制器的指令信息,控制主接触器?预充电路完成高压上下电,并发送指令信息给各从控板来控制外部的油泵?气泵?除霜及24V电源输出?从控制板主要作为执行部分,驱动外部油泵?气泵?除霜及实现DCDC变换输出?主从式硬件结构一方面可以适应车辆功能的灵活配置,另一方面保障了整车主干通信网络安全,对外作为1个网络节点,内部自组成1个网络,避免了内部节点通信出现问题,而对整车主干网络造成不良影响?
b.采用了高?低压转向“双源冗余”功能?一旦高压系统失效,低压转向驱动电路及时进行切换?
c.除霜功率驱动采用IGBT代替接触器实现?避免了除霜功能关闭时带载切断而导致的接触器损伤?
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