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东南V5电动汽车动力驱动原理
纯电动汽车完全由动力蓄电池提供电力驱动,由于蓄电池普遍存在充电时间长、寿命短、外形尺寸和重量大等严重缺点,一直以来,电动汽车的市场较小.随着国家对新能源汽车的支持力度不断加大,相关政策、法规也不断完善,纯电动汽车普及得越来越广.本文将以东南V5电动汽车为例,介绍纯电动汽车的动力驱动及其控制原理.
一、动力驱动完成部件
1.电池系统架构电池系统基本结构,动力电池系统包含地板下的电池包(图2)、后备箱的电池包(图3)以及两电池包之间连接的高低压线束等,为整车提供电能.
电池包1内的电池管理系统(BMS)监测与分析电池系统的运行过程,一旦出现过压、欠压、过温及过流等现象时,会将电池系统的故障等级发送到整车网络,并根据不同的故障等级实施不同的措施,保证驾驶员安全.此外,BMS还具有高压电安全管理功能,包括碰撞断电、充电控制、高压互锁、热管理、高压采样、高压绝缘监测、高压继电器驱动、高压继电器诊断、高压预充控制、管理电池状态及应用策略等.
2.电机系统包括永磁同步电机和电机控制器,电机(图5)用于驱动车辆行驶,其特点是易于安装和维护方便,此外还具有体积小、重量轻、运行可靠、高效率和控制精度高、低振动噪声、高转矩平稳性及良好的调速性能等特点,给客户带来舒适、安全平稳的驾驶感.
电机控制单元通过外部开关量和模拟量输入来获取当前转矩指令、运行模式和旋转方向,并根据反馈得到的电流和电机位置信号,将高压直流电源变换为所需要的电压幅值和频率可调的三相交流电,驱动无刷直流电机运转；同时,通过检测当前的转子位置信号和对电机的相电流进行实时采样.
3.DC-DC变换器及充电机DC-DC变换器与充电机集成为一体机内,变换器将高压直流电变换成低压直流电供整车的低压负载使用,且可以对低压铅酸电池进行充电；电机将220V交流电转换为电动车充电电池使用的高压直流电.充电机具有充电稳定,转换效率高等特点,并具有输出短路,输出反接,输出过欠压,输入过欠压,过温等保护功能.
4.整车控制系统整车控制系统(VCU,图8)的作用是读取各传感器的输入信号,并按设定的程序进行计算处理,产生相应的控制信号输出到各系统的执行元件.同时ECU的故障诊断系统对各部件或功能进行监控,一旦探测到故障并确认后,则存储故障码,调用“跛行回家”模式.当探测到故障消失时,车辆恢复正常使用.
二、动力控制逻辑整车控制器作为信息控制中心,负责组织信息传输、网络状态监控、网络节点管理、故障诊断和处理等功能,可通过通信图(图9)来了解其控制内容.
(1)根据制动和加速踏板、行驶状态、蓄电池状态等信息,向电机控制器发出指令,满足驾驶工况要求,并在制动且不影响制动性能的前提下,回收部分能量.
(2)通过对电机驱动系统、电池管理系统、及其他车载能源系统(如空调)的协调和管理,以获得最佳的能量利用率.
( 3 ) 连续监视整车电控系统,进行故障诊断和存储故障码, 供维修时查看.对于不太严重的故障,能做到“跛行回家”.
(4)通过传感器和CAN总线,检测车辆各系统状态信息, 包括车速、里程、电机转速、温度、电池电量及故障信息等,然后将这些信息传送至仪表显示出来.
(5)在慢充时,启动DCDC、水泵、冷却风扇；快充时VCU不作动.
三、冷却系统
冷却系统的作用是保持驱动电机、控制器和DC-DC在任何工况下都处于适当的温度,冷却方法为水冷强制压力循环式(图10),水泵为离心叶轮式电动泵,在循环系统中给冷却液加压使其在整个系统中循环.当冷却液温度超过了规定的范围时,主水泵工作,使冷却液通过散热器进行循环,将吸收的热量散入空气中.
冷却系根据车辆的行驶或充电有2种工作情况,并取决于电机系统和DC-DC的控制需求如下.
1.在行驶时
(1)电机系统控制需求：点火开关打开后,开启水泵,控制占空比为50%；当控制器温度≥50℃或电机温度≥80℃时,水泵控制占空比100%,风扇低速运转；当控制器温度≥60℃或电机温度≥90℃时,水泵控制占空比100%,风扇高速运转；当控制器温度≤40℃且电机温度≤70℃时,水泵控制占空比100%,低速风扇关闭.
(2)DC-DC控制需求：在温度40℃时水泵转速50%,当温度上升到60℃时,水泵转速100%；当温度上升到70℃时,风扇低速运转；上升到85℃时风扇高速运转；温度下降到75℃时高速风扇关闭；温度下降到65℃时低速风扇关闭,水泵转速100%；下降到50℃时水泵转速70%；温度下降到30℃时水泵占空比为50%.总之,冷却系统的水泵和风扇开启以温度更低系统为判定条件,关闭以温度更高为判定条件.
2.在充电时
充电开始后,水泵继电器吸合,当温度40℃时,水泵转速50%；上升到60℃时水泵转速100%；上升到70℃时,低速风扇开启；上升到85℃时,高速风扇开启；当温度下降到75℃时,高速风扇关闭；温度下降到65℃时,低速风扇关闭；下降到50℃时,水泵转速70%；下降到30℃时水泵关闭.充电完成时,关闭水泵继电器.
电动汽车论文范文结:
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