שלוש טכנולוגיות ליבה של רכבי אנרגיה חדשים
בארכיטקטורת הפלטפורמה של רכבי אנרגיה חדשים, VCU, MCU ו-BMS ללא ספק ממלאים תפקיד חיוני, ויחד הם מהווים את הליבה של ניהול כוח ואנרגיה של הרכב.
1.VCU
VCU, או בקר רכב, היא יחידת הבקרה המרכזית ברכבי אנרגיה חדשים, וחשיבותה שווה ערך לבקר המנוע ברכבי דלק. בכלי רכב חשמליים טהורים וכמה רכבים היברידיים נטענים, VCU ממלא תפקיד חיוני.
ראשית, ה-VCU אחראי על בקרת הנהיגה. הוא צריך לשלוט בהספק של מנוע הכוח בהתאם לכוונת הנהג, כמו מידת לחיצה על דוושת התאוצה או דוושת הבלם, כדי להבטיח שהרכב יוכל לנסוע לפי ציפיות הנהג. במקביל, הוא גם צריך לקבל ולעבד מידע משוב מתתי-מערכות שונות של הרכב כדי לספק לנהג תמיכה הכרחית בהחלטה.
שנית, VCU אחראי על ניהול הקבצים מצורפים. זה כולל בקרה וניהול של רכיבים מרכזיים כגון DCDC, מטענים מובנים, משאבות מים ומדחסי מיזוג אוויר כדי להבטיח שהם יכולים לפעול ביעילות כנדרש.
בנוסף, ניהול אנרגיה הוא גם אחריות חשובה של VCU. בכלי רכב חשמליים טהורים, ה-VCU צריך לתאם את אספקת החשמל של הסוללה למנוע הכוח ולאביזרים החשמליים כדי למקסם את ניצול האנרגיה. כאשר הספק הסוללה נמוך, ה-VCU יגביל בצורה חכמה את הספק המוצא של חלק מהאביזרים החשמליים, ובכך ירחיב את טווח הנסיעה של הרכב.
התחדשות אנרגיית בלימה היא תפקיד מפתח נוסף של VCU. כאשר הרכב בולם, המנוע החשמלי יכול לשמש כגנרטור לשחזור אנרגיית בלימה ולאחסן אותה בהתקן אחסון אנרגיה. ה-VCU יקבע מתי לחדש אנרגיית בלימה בהתבסס על פתיחת דוושת התאוצה ודוושת הבלם וערך SOC של הסוללה כדי להשיג שימוש יעיל באנרגיה.
טיפול בתקלות הוא גם פונקציה הכרחית של VCU. הוא מזהה את מצב הרכב והסטטוס של כל תת-מערכת בזמן אמת באמצעות חיישנים ואפיק CAN, ומציג מידע זה על לוח המחוונים. במקביל, VCU תבצע גם אבחון תקלות ועיבוד הגנה על בטיחות כדי להבטיח שהרכב יוכל לנסוע בבטחה לתחנת התיקון כאשר מתרחשת תקלה.
לבסוף, VCU אחראית גם על אינטראקציית מידע עם רכיבי מפתח אחרים. היא משדרת נתונים עיקריים ומצב תקלות של מערכת החשמל, המנוע, הסוללה, מערכת המתח הגבוה, מיזוג האוויר וכו' ללוח המחוונים ומקבלת את פרטי השליטה של הנהג. בנוסף, חלק מחברות הרכב ישלבו פונקציות של ניהול תרמי ב-VCU כדי להשיג שליטה חכמה על משאבות מים, מאווררים, שסתומי בקרת מיזוג אוויר, מחליפי חום וכו'.
בתור הבקר "ברמת המוח" של רכבי אנרגיה חדשים, VCU ממלא תפקיד חיוני בבקרת נהיגה, ניהול אביזרים, ניהול אנרגיה, משוב אנרגטי בלימה, טיפול בתקלות ואינטראקציה עם מידע. חשוב להקפיד על תפעול בטוח ויעילה של הרכב. המפתח.
2.BMS
מערכת ניהול הסוללות, המכונה BMS, היא מערכת חכמה המנטרת ומנהלת באופן מקיף סוללות. יש לו פונקציות חזקות כדי להבטיח שהסוללה תמיד במצב הטוב ביותר במהלך השימוש.
אחת ממשימות הליבה של BMS היא ניטור מתח הסוללה, זרם וטמפרטורה בזמן אמת. בדרך זו, הוא יכול לזהות ולמנוע מיד פריקת יתר של הסוללה, טעינת יתר, טמפרטורת יתר ותנאים חריגים אחרים, ובכך להגן על הסוללה מפני נזק.
בנוסף לפונקציות הניטור הבסיסיות, ל-BMS יש גם פונקציות מתקדמות כמו איתור דליפות, ניהול תרמי, ניהול איזון הסוללה ותזכורות אזעקה. זה יכול גם לחשב את הקיבולת הנותרת של הסוללה (SOC) ולפרוק את הספק, ולדווח על דרגת ההתדרדרות של הסוללה (SOH) ומצב הקיבולת שנותרה. מידע זה חיוני לנהגים כדי להבין את רמת הסוללה הנוכחית וטווח הנסיעה שלהם כדי שיוכלו לתכנן טוב יותר את הנסיעות שלהם.
אחת מטכנולוגיות הליבה של BMS היא הערכת SOC. טכנולוגיה זו יכולה להעריך במדויק את הכוח הנותר של הסוללה ולהבטיח שה-SOC נשמר בטווח סביר, ובכך למנוע טעינת יתר או פריקת יתר של הסוללה. הערכת SOC ברמת דיוק גבוהה יכולה לא רק לשפר את טווח הנסיעה של המכונית, אלא גם להפחית את עלות הסוללה הנדרשת.
בנוסף, ל-BMS יש גם פונקציית בקרת איזון. הוא מאזן את הבדלי הקיבולת או המתח בין תאי הסוללה כדי להבטיח שכל תא בחבילת הסוללה יגיע למצב מאוזן ועקבי. זה עוזר לשפר את הביצועים והבטיחות הכוללים של ערכת הסוללות.
בנוסף, פונקציית הניהול התרמי במערכת ניהול הסוללה (BMS) היא חיונית כדי להבטיח שהסוללה פועלת בטווח הטמפרטורות המתאים ומקטינה את הפרש הטמפרטורה בין מודולי סוללה בודדים. הסיבה לכך היא שביצועי הסוללה, החיים והבטיחות קשורים קשר הדוק לטמפרטורה. טמפרטורה גבוהה מדי או נמוכה מדי עלולה לגרום נזק לסוללה ולהשפיע על פעולתה הרגילה.
על מנת להשיג ניהול תרמי יעיל, BMS יקבע תחילה את טווח טמפרטורת הפעולה האופטימלית של הסוללה. טווח זה הוא בדרך כלל בטווח הטמפרטורות שבו לסוללה יש את הביצועים הטובים ביותר, אורך החיים הארוך ביותר והבטיחות הגבוהה ביותר. לאחר קביעת טווח זה, ה-BMS ינטר את טמפרטורת הסוללה בזמן אמת וינקוט באמצעים מתאימים כדי להתאים את הטמפרטורה לפי הצורך.
חישוב שדה תרמי של סוללה וחיזוי טמפרטורה הם חוליה חשובה נוספת בניהול תרמי. על ידי חישוב השדה התרמי של הסוללה, BMS יכול להבין את התפלגות הטמפרטורה בתוך הסוללה ולחזות את מגמת שינוי הטמפרטורה העתידית של הסוללה. בדרך זו, BMS יכול לנקוט באמצעים מתאימים מראש כדי למנוע מטמפרטורת הסוללה להיות גבוהה מדי או נמוכה מדי.
הבחירה של אמצעי העברת חום היא גם שלב מרכזי בניהול תרמי. תפקידו של מדיום העברת החום הוא להעביר ביעילות את החום שנוצר מהסוללה למערכת פיזור החום, ובכך לשמור על טמפרטורת הסוללה בטווח סביר. אמצעי העברת חום נפוצים כוללים נוזלים וגזים, והבחירה באיזו מדיה תלויה בתרחיש ובצרכים הספציפיים של היישום.
עיצוב מבנה פיזור החום של מערכת הניהול התרמי ובחירת הנקודה היציבה החזויה של המאוורר הם גם חוליות מפתח בניהול התרמי. התכנון של מבנה פיזור החום צריך לקחת בחשבון גורמים כמו יעילות פיזור חום, משקל ועלות כדי להבטיח ביצועי פיזור חום מיטביים. בחירת הנקודה היציבה לחיזוי המאוורר כוללת אופטימיזציה של מהירות המאוורר, נפח האוויר ופרמטרים נוספים כדי להבטיח את אפקט פיזור החום הטוב ביותר ואת צריכת האנרגיה הנמוכה ביותר.
על ידי יישום אמצעי ניהול תרמי אלה, BMS יכול לשלוט ביעילות על טמפרטורת הסוללה, לשפר את הביצועים וחיי הסוללה, תוך הבטחת פעולה בטוחה של הסוללה. זה קריטי עבור מכשירים כגון רכבים חשמליים המסתמכים על כוח הסוללה, ועוזר לשפר את הביצועים והאמינות של הרכב כולו.
3.MCU
MCU, או בקר מוטורי, הוא מרכז העצבים המחבר בין מנועים וסוללות. הוא נושא במשימה החשובה של התאמת הביצועים של הרכב כולו. עם התכונות החכמות שלו, הוא לא רק מבטיח את הבטיחות הבסיסית והשליטה המדויקת של הרכב, אלא גם מאפשר למצבר ולמנוע לפעול במיטבם.
תפקיד הליבה של ה-MCU הוא להמיר ביעילות את הספק ה-DC של סוללת החשמל לכוח AC במתח גבוה הנדרש, ולהניע את גוף המנוע להפיק אנרגיה מכנית. במקביל, יש לו גם אבחון תקלות במערכת המנוע, פונקציות הגנה ואחסון, המספקות ערובה מוצקה לפעולת הרכב כולו.
מבחינה מבנית, MCU מורכב ממרכיבי מפתח כגון דיור ומערכת קירור, יחידת חשמל, מעגל בקרה, תוכנה בסיסית ותוכנת אלגוריתמי בקרה. מעגל החומרה שלו מאמץ מושגי עיצוב מודולריים ופלטפורמות, וחלק כונן הכוח מתוכנן עם מספר מעגלי אבחון והגנה על מנת להבטיח פעולה יציבה ואמינה. חלק לולאת הכוח משתמש בטכנולוגיית חיבור מקבילי של מודול IGBT בדרגת רכב, קבלי אוטובוס מותאמים אישית ועיצוב פסים משולב כדי לשפר עוד יותר את הביצועים.
מבחינת תוכנה, התוכנה הבסיסית של ה-MCU עוקבת אחר תקן ארכיטקטורת המערכת הפתוחה AUTOSAR כדי להשיג את המטרה של פלטפורמה משותפת לפיתוח ECU. תוכנת שכבת היישום מחולקת למספר מודולים כגון בקרת מצב, אלגוריתם וקטור, חישוב מומנט דרישה ומודול אבחון בהתאם לתכנון פונקציונלי. מודול האלגוריתם הווקטור מחולק עוד יותר לבקרת MTPA ובקרת החלשת שדה כדי להבטיח את הדיוק והדיוק של אסטרטגיית הבקרה. יָעִיל.
בנוסף, הפתרונות הטכניים העיקריים של MCU הם גם יוצאי דופן למדי, כולל מבוססים על 32-מעבד ראשי דו-ליבי בעל ביצועים גבוהים של 32-, טכנולוגיית IGBT מקבילה בדרגת רכב, קבלים מותאמים אישית של אוטובוס סרטים ועיצוב מעגלי מתח משולב. יחד עם זאת, הדיור ברמת ההגנה הגבוהה ועיצוב פיזור החום המשולב בקירור מים מבטיחים גם את הפעולה היציבה של ה-MCU.
תחת המגמה העתידית של מכוניות חכמות, ביצועי הבטיחות של MCU חשובים במיוחד. מכונית חכמה צריכה להבין אנשים כמו שותף, אבל בטיחות היא תמיד הבסיס. בעידן של מכוניות מחוברות חכמות, בעיות אבטחה נמצאות בכל מקום, כולל חלקים, כלי רכב, מערכות, חומרה, תוכנה, נתונים, תקשורת ורשתות. לכן, ביצועי הבטיחות של MCU הם גם המפתח להבטיח שהוא יכול לבצע את תפקידו הטוב ביותר.
