汽车|新能源客车高压附件集成控制器开发( 三 )
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ACU内部使用IGBT和变压器,均会产生较大的热损失并导致较高的温度,进而影响ACU的工作性能,甚至失效?通过对内部结构建立模型?网格划分?设置边界条件及载荷后,在整车要求ACU最小水流量15L/min情况下,对ACU内部各高温点进行温度场和流场分析?图9为不同部件的温度云图 ， 图10为压力云图,图11为速度流线图?由仿真可知:在入水口冷却液温度为70℃时,DCDC底板最高温度75.1℃,IGBT底板最高温度84.2℃(对应箱体热阻约为0.058℃/W);出水口冷却液温度70.8℃,相对入口温升约为0.8℃;整体流动性很好,出入口压力损失约为2.091kPa,流阻大小为8.36×106N·s·m-5,满足设计需求?
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1.5 高压附件集成控制器安全设计
ACU采用如下安全设计来保障整车的高压安全:
a.集成架构减少硬件故障点?首先是预充回路及主接触器配置在ACU内部,且由ACU执行控制,避免由于线束?接插件等故障而引起接触器故障,减少了非预期的高压下电故障,降低成本的同时减少线束故障点达15个 ， 约降低50%的硬线故障点?
b.提升接触器寿命?在预充回路的前?后端电压采用相同的采样电路和精度来检测,采样误差值可降低20~50A,避免了采样误差过大而对接触器造成电流冲击,可以极大地提高接触器的寿命?
c.消除带载切断而导致接触器粘连风险?针对高压除霜器PTC为带载切断的特点,ACU采用IGBT实现除霜功率输出,由于IGBT带载关闭的特性优于接触器,消除了接触器粘连的隐患?
d.通过计算?仿真等手段实现电气间隙?爬电距离和X/Y电容的匹配等关键点,使ACU的绝缘电阻在1000V直流电压下不低于30MΩ?
2 试验验证与分析
对设计开发的高压附件控制器进行了台架及整车搭载试验?在环境温度为85℃?入水口温度为75℃的条件下进行满负荷测试,ACU台架的热平衡试验结果如图12所示?
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试验结果表明,ACU内部各高温测试点温度均在报警限值以下,完全能够满足设计指标要求?
表1为ACU在公交工况下运行1天的转向能耗数据(公交工况1圈约19km)?
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从表1可以看出,基于“随动转向”控制策略,在公交工况下,优化后的ACU的转向功耗降低约30%,可以为整车减少约3kW·h的耗电量,增加了整车的续驶里程?
采用平台化高压电气架构后的整车后舱布置如图13所示?
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由图13可知,高压部件ACU?BDU和MCU布置在后舱,非常便于维护?ACU布置空间减小50%,高压接点减少15个,减重40%(集成前独立部件总质量为45kg左右,而ACU的质量为28kg),降低成本4300多元;同时,从原来装配多个零件变为只需要装配1个零部件,提升生产装配效率300%?
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