Tre tecnologie fondamentali dei veicoli a nuova energia
Nell’architettura della piattaforma dei veicoli a nuova energia, VCU, MCU e BMS svolgono senza dubbio un ruolo vitale e insieme costituiscono il nucleo della potenza del veicolo e della gestione dell’energia.
1. VCU
La VCU, o controller del veicolo, è l'unità di controllo principale nei veicoli a nuova energia e la sua importanza è equivalente al controller del motore nei veicoli a carburante. Nei veicoli puramente elettrici e in alcuni veicoli ibridi plug-in, la VCU svolge un ruolo fondamentale.
Innanzitutto, la VCU è responsabile del controllo della guida. Deve controllare la potenza del motore in base alle intenzioni del conducente, ad esempio il grado di pressione del pedale dell'acceleratore o del freno, per garantire che il veicolo possa guidare secondo le aspettative del conducente. Allo stesso tempo, deve anche ricevere ed elaborare informazioni di feedback da vari sottosistemi del veicolo per fornire al conducente il necessario supporto decisionale.
In secondo luogo, la VCU è responsabile della gestione degli allegati. Ciò include il controllo e la gestione di componenti chiave come DCDC, caricabatterie di bordo, pompe dell'acqua e compressori dell'aria condizionata per garantire che possano funzionare in modo efficiente come richiesto.
Inoltre, anche la gestione energetica è una responsabilità importante della VCU. Nei veicoli elettrici puri, la VCU deve coordinare l'alimentazione della batteria al motore e agli accessori elettrici per massimizzare l'utilizzo dell'energia. Quando la carica della batteria è bassa, la VCU limiterà in modo intelligente la potenza in uscita di alcuni accessori elettrici, estendendo così l'autonomia di guida del veicolo.
La rigenerazione dell'energia di frenata è un'altra funzione chiave della VCU. Quando il veicolo frena, il motore elettrico può fungere da generatore per recuperare l'energia di frenata e immagazzinarla in un dispositivo di accumulo dell'energia. La VCU determinerà quando rigenerare l'energia di frenata in base all'apertura del pedale dell'acceleratore e del freno e al valore SOC della batteria per ottenere un uso efficiente dell'energia.
Anche la gestione dei guasti è una funzione indispensabile della VCU. Rileva lo stato del veicolo e le informazioni sullo stato di ciascun sottosistema in tempo reale tramite sensori e bus CAN e visualizza queste informazioni sul cruscotto. Allo stesso tempo, la VCU eseguirà anche la diagnosi dei guasti e l'elaborazione della protezione della sicurezza per garantire che il veicolo possa raggiungere in sicurezza la stazione di riparazione quando si verifica un guasto.
Infine, la VCU è anche responsabile dell'interazione delle informazioni con altri componenti chiave. Trasmette i dati principali e lo stato di guasto del sistema di alimentazione, del motore, della batteria, del sistema ad alta tensione, dell'aria condizionata, ecc. al quadro strumenti e riceve le informazioni di controllo del conducente. Inoltre, alcune case automobilistiche integreranno le funzioni di gestione termica nella VCU per ottenere un controllo intelligente di pompe dell'acqua, ventilatori, valvole di controllo dell'aria condizionata, scambiatori di calore, ecc.
In quanto controller "a livello cerebrale" dei veicoli a nuova energia, la VCU svolge un ruolo fondamentale nel controllo della guida, nella gestione degli accessori, nella gestione dell'energia, nel feedback dell'energia di frenata, nella gestione dei guasti e nell'interazione delle informazioni. È importante garantire il funzionamento sicuro ed efficiente del veicolo. Il tasto.
2. BMS
Il sistema di gestione delle batterie, denominato BMS, è un sistema intelligente che monitora e gestisce in modo completo le batterie. Ha potenti funzioni per garantire che la batteria sia sempre nelle migliori condizioni durante l'uso.
Uno dei compiti principali del BMS è monitorare la tensione, la corrente e la temperatura della batteria in tempo reale. In questo modo, è in grado di rilevare e prevenire tempestivamente il sovraccarico, la carica eccessiva, la temperatura eccessiva e altre condizioni anomale della batteria, proteggendo così la batteria da eventuali danni.
Oltre alle funzioni di monitoraggio di base, il BMS dispone anche di funzioni avanzate come il rilevamento delle perdite, la gestione termica, la gestione del bilanciamento della batteria e i promemoria degli allarmi. Può anche calcolare la capacità rimanente della batteria (SOC) e la potenza di scarica, nonché segnalare il grado di deterioramento della batteria (SOH) e lo stato della capacità rimanente. Queste informazioni sono fondamentali per consentire ai conducenti di comprendere il livello attuale della batteria e l’autonomia di guida in modo da poter pianificare meglio i propri viaggi.
Una delle tecnologie principali del BMS è la stima del SOC. Questa tecnologia può stimare con precisione la carica rimanente della batteria e garantire che il SOC sia mantenuto entro un intervallo ragionevole, evitando così il sovraccarico o lo scaricamento eccessivo della batteria. La stima del SOC ad alta precisione può non solo migliorare l’autonomia di guida dell’auto, ma anche ridurre il costo della batteria richiesta.
Inoltre, il BMS ha anche una funzione di controllo del bilanciamento. Bilancia le differenze di capacità o tensione tra le celle della batteria per garantire che ciascuna cella del pacco batteria raggiunga uno stato equilibrato e coerente. Ciò aiuta a migliorare le prestazioni generali e la sicurezza del pacco batteria.
Inoltre, la funzione di gestione termica nel sistema di gestione della batteria (BMS) è fondamentale per garantire che la batteria funzioni entro l'intervallo di temperatura appropriato e riduca la differenza di temperatura tra i singoli moduli batteria. Questo perché le prestazioni, la durata e la sicurezza della batteria sono strettamente correlate alla temperatura. Una temperatura troppo alta o troppo bassa può causare danni alla batteria e influenzarne il normale funzionamento.
Per ottenere una gestione termica efficace, il BMS determinerà innanzitutto l'intervallo di temperatura operativa ottimale della batteria. Questo intervallo rientra solitamente nell'intervallo di temperatura in cui la batteria offre le migliori prestazioni, la massima durata e la massima sicurezza. Una volta determinato questo intervallo, il BMS monitorerà la temperatura della batteria in tempo reale e adotterà le misure appropriate per regolare la temperatura secondo necessità.
Il calcolo del campo termico della batteria e la previsione della temperatura sono un altro anello importante nella gestione termica. Calcolando il campo termico della batteria, il BMS può comprendere la distribuzione della temperatura all'interno della batteria e prevedere la futura tendenza al cambiamento della temperatura della batteria. In questo modo il BMS può adottare in anticipo misure adeguate per evitare che la temperatura della batteria sia troppo alta o troppo bassa.
Anche la scelta dei mezzi di trasferimento del calore è un passo fondamentale nella gestione termica. La funzione del mezzo di trasferimento del calore è quella di trasferire efficacemente il calore generato dalla batteria al sistema di dissipazione del calore, mantenendo così la temperatura della batteria entro un intervallo ragionevole. I comuni mezzi di trasferimento del calore includono liquidi e gas e la scelta di quale mezzo dipende dallo scenario e dalle esigenze applicative specifiche.
Anche la progettazione della struttura di dissipazione del calore del sistema di gestione termica e la scelta del punto stabile previsto della ventola sono collegamenti chiave nella gestione termica. La progettazione della struttura di dissipazione del calore deve prendere in considerazione fattori quali l'efficienza di dissipazione del calore, il peso e i costi per garantire prestazioni ottimali di dissipazione del calore. La selezione del punto stabile di previsione della ventola comporta l'ottimizzazione della velocità della ventola, del volume dell'aria e di altri parametri per garantire il miglior effetto di dissipazione del calore e il minor consumo energetico.
Implementando queste misure di gestione termica, il BMS può controllare efficacemente la temperatura della batteria, migliorare le prestazioni e la durata della batteria, garantendo al tempo stesso il funzionamento sicuro della batteria. Questo è fondamentale per dispositivi come i veicoli elettrici che fanno affidamento sulla batteria, poiché contribuisce a migliorare le prestazioni e l’affidabilità dell’intero veicolo.
3. MCU
L'MCU, o controller del motore, è il centro nevralgico che collega motori e batterie. Ha l'importante compito di regolare le prestazioni dell'intero veicolo. Con le sue funzionalità intelligenti, non solo garantisce la sicurezza di base e il controllo preciso del veicolo, ma consente anche alla batteria e al motore di funzionare al meglio.
La funzione principale dell'MCU è convertire in modo efficiente la potenza CC della batteria di alimentazione nella potenza CA ad alta tensione richiesta e guidare il corpo motore per produrre energia meccanica. Allo stesso tempo, dispone anche di funzioni di diagnosi, protezione e archiviazione dei guasti del sistema motore, fornendo una solida garanzia per il funzionamento dell'intero veicolo.
Strutturalmente, l'MCU è composto da componenti chiave come alloggiamento e sistema di raffreddamento, unità elettronica di potenza, circuito di controllo, software sottostante e software dell'algoritmo di controllo. Il suo circuito hardware adotta concetti di progettazione modulare e di piattaforma e la parte di azionamento dell'alimentazione è progettata con più circuiti di funzioni diagnostiche e di protezione per garantire un funzionamento stabile e affidabile. La parte del circuito di alimentazione utilizza la tecnologia di connessione parallela del modulo IGBT di livello automobilistico, condensatori bus personalizzati e design di sbarre collettrici integrate per migliorare ulteriormente le prestazioni.
In termini di software, il software sottostante dell'MCU segue lo standard di architettura del sistema aperto AUTOSAR per raggiungere l'obiettivo di una piattaforma comune per lo sviluppo dell'ECU. Il software del livello applicativo è suddiviso in più moduli come controllo dello stato, algoritmo vettoriale, calcolo della coppia richiesta e modulo diagnostico in base al design funzionale. Il modulo dell'algoritmo vettoriale è ulteriormente suddiviso in controllo MTPA e controllo di indebolimento del campo per garantire l'accuratezza e l'accuratezza della strategia di controllo. Efficiente.
Inoltre, anche le principali soluzioni tecniche dell'MCU sono eccezionali, tra cui la base su 32-processore principale dual-core ad alte prestazioni, tecnologia IGBT parallela di livello automobilistico, condensatori bus a pellicola personalizzati e progettazione di circuiti di alimentazione integrati. Allo stesso tempo, l'alloggiamento ad alto livello di protezione e il design integrato di dissipazione del calore con raffreddamento ad acqua garantiscono anche il funzionamento stabile dell'MCU.
Nell'ambito della tendenza futura delle auto intelligenti, le prestazioni di sicurezza dell'MCU sono particolarmente importanti. Un'auto intelligente deve comprendere le persone come un partner, ma la sicurezza è sempre la base. Nell’era delle auto connesse intelligenti, i problemi di sicurezza sono ovunque, compresi componenti, veicoli, sistemi, hardware, software, dati, comunicazioni e reti. Pertanto, le prestazioni di sicurezza dell'MCU sono anche la chiave per garantire che possa svolgere la sua migliore funzione.
