新能源汽车整车控制系统详解

按照各部件的功能,可以将整车控制系统分为控制动力电池及管理系统、充电系统、电机及驱动系统、电动助力转向系统(EPS)、制动系统、空调系统等子系统。

1.动力电池及管理系统

动力电池及管理系统主要由动力电池模组、动力电池箱、电池管理系统(BMS)及其他相应的辅助元器件组成,如图5-1-4所示。

图5-1-4

电池管理系统(BMS)是动力电池模组与整车控制器进行信息通信与控制交互的通道,BMS通过控制电池的正、负极预充接触器来控制动力电池组的充放电,同时向整车控制器VCU报告动力电池系统的实时状态信息以及故障信息,从而保证动力电池可靠、安全地工作,有效延长动力电池的使用寿命。

动力电池系统的辅助系统主要包括系统内部的连接及保险器件,如熔断器、接触器、分流器、接插件、烟雾传感器以及维修开关、密封条和绝缘材料等。

2.充电系统

纯电动汽车的充电系统分为快充、慢充两种类型,其类型如图5-1-5和图5-1-6所示。充电系统的关键部件主要包含高压控制盒、DC-DC变换器及车载充电机。高压控制盒的主要作用是完成动力电池电能的输出、分配及对各路用电设备的保护。DC-DC变换器的主要作用是将动力电池的高压直流电转换为12 V直流电,给全车低压用电系统供电,同时为低压蓄电池充电。慢充车载充电机的主要作用是将220 V交流电转换为动力电池的直流电,实现电池电量的补给。快充车载充电机是在快速充电模式下,供电设备为快速充电桩,提供的高压直流电通过快充接口,经高压控制盒进行高压配电后,为动力电池充电,其结构如图5-1-7所示。

3.电机及驱动系统

电机及驱动系统是电动汽车的核心部件之一,驱动车辆的动力源、电机及驱动系统决定了汽车的动力性能,并直接影响汽车的经济性能。电动汽车的电机及驱动系统主要由电机控制器和驱动电机构成,并通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统做电气和散热连接。电机控制器还能够实时进行电机状态和故障检测,以保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。

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图5-1-5

图5-1-6

4.电动助力转向系统(EPS)

电动助力转向系统(EPS)由车速传感器、转矩传感器、电子控制单元及助力电机等组成。

在电动助力转向系统中,电子控制单元根据转矩传感器和车速传感器的信号计算所需的转向助力,控制助力电机的转动,电机输出的动力经过减速机构减速增矩后驱动齿轮齿条转向器产生相应的转向助力。目前,电动助力转向系统助力电机的电源为12 V,由DC-DC变换器提供。

图5-1-7

5.制动系统

制动系统的作用:使行驶中的汽车按照驾驶人的要求进行强制减速甚至停车;使已停止的汽车在各种道路条件下稳定驻车;使下坡行驶的汽车速度保持稳定。北汽EV160纯电动汽车的制动系统采用了电动真空助力系统进行助力。当汽车启动后,整车控制器会自动进行真空压力检测,若真空罐中的真空度小于设定值,则真空压力传感器输出相应信号至整车控制器,整车控制器控制电动真空泵开始工作,当真空度达到设定值后,整车控制器控制真空泵停止工作。当真空罐的真空度由于制动而有所消耗时,同样由整车控制器控制真空泵工作。

此外,当汽车运行时,动力系统能够回收部分制动能量,并通过车辆对驱动电机反拖,将制动能量转换为电能为动力电池充电。相比传统汽车的制动能量全部转化为热能消散,纯电动汽车制动能量回收功能能够有效地提高整车能量利用效率,增加车辆续驶里程。