سه فناوری اصلی وسایل نقلیه با انرژی جدید

سه فناوری اصلی وسایل نقلیه با انرژی جدید

در معماری پلتفرم خودروهای انرژی جدید، VCU، MCU و BMS بدون شک نقشی حیاتی دارند و با هم هسته اصلی مدیریت توان و انرژی خودرو را تشکیل می دهند.

1.VCU

VCU یا کنترل کننده خودرو، واحد کنترل اصلی در خودروهای انرژی جدید است و اهمیت آن معادل کنترل کننده موتور در خودروهای سوخت‌رسان است. در خودروهای الکتریکی خالص و برخی خودروهای هیبریدی پلاگین، VCU نقش حیاتی ایفا می کند.

اول، VCU مسئول کنترل رانندگی است. برای اطمینان از اینکه وسیله نقلیه می تواند مطابق با انتظارات راننده حرکت کند، باید خروجی موتور قدرت را مطابق با قصد راننده کنترل کند، مانند میزان فشار دادن پدال گاز یا پدال ترمز. در عین حال، همچنین نیاز به دریافت و پردازش اطلاعات بازخورد از زیرسیستم های مختلف خودرو دارد تا پشتیبانی تصمیم گیری لازم را برای راننده فراهم کند.

در مرحله دوم، VCU مسئول مدیریت پیوست است. این شامل کنترل و مدیریت اجزای کلیدی مانند DCDC، شارژرهای روی برد، پمپ‌های آب و کمپرسورهای تهویه مطبوع می‌شود تا اطمینان حاصل شود که آنها می‌توانند در صورت لزوم کارآمد باشند.

علاوه بر این، مدیریت انرژی نیز مسئولیت مهم VCU است. در خودروهای الکتریکی خالص، VCU باید منبع تغذیه باتری را با موتور برق و لوازم جانبی الکتریکی هماهنگ کند تا حداکثر استفاده از انرژی را انجام دهد. هنگامی که قدرت باتری کم است، VCU به طور هوشمند قدرت خروجی برخی از لوازم جانبی الکتریکی را محدود می کند و در نتیجه برد رانندگی خودرو را افزایش می دهد.

بازسازی انرژی ترمز یکی دیگر از عملکردهای کلیدی VCU است. هنگامی که خودرو ترمز می کند، موتور الکتریکی می تواند به عنوان یک ژنراتور برای بازیابی انرژی ترمز و ذخیره آن در یک دستگاه ذخیره انرژی عمل کند. VCU بر اساس باز شدن پدال گاز و پدال ترمز و مقدار SOC باتری برای دستیابی به استفاده بهینه از انرژی، زمان بازسازی انرژی ترمز را تعیین می کند.

رسیدگی به خطا نیز یکی از وظایف ضروری VCU است. وضعیت خودرو و اطلاعات وضعیت هر زیرسیستم را در زمان واقعی از طریق سنسورها و گذرگاه CAN شناسایی کرده و این اطلاعات را روی داشبورد نمایش می دهد. در عین حال، VCU همچنین تشخیص عیب و پردازش حفاظت ایمنی را انجام می دهد تا اطمینان حاصل شود که وسیله نقلیه می تواند با خیال راحت به ایستگاه تعمیر در هنگام بروز خطا برود.

در نهایت، VCU مسئولیت تعامل اطلاعات با سایر اجزای کلیدی را نیز بر عهده دارد. داده های اصلی و وضعیت خطای سیستم برق، موتور، باتری، سیستم فشار قوی، تهویه مطبوع و غیره را به صفحه ابزار ارسال می کند و اطلاعات کنترل راننده را دریافت می کند. علاوه بر این، برخی از شرکت های خودروسازی عملکردهای مدیریت حرارتی را در VCU ادغام می کنند تا به کنترل هوشمند پمپ های آب، فن ها، دریچه های کنترل تهویه مطبوع، مبدل های حرارتی و غیره دست یابند.

به عنوان کنترل کننده "سطح مغز" وسایل نقلیه با انرژی جدید، VCU نقش حیاتی در کنترل رانندگی، مدیریت لوازم جانبی، مدیریت انرژی، بازخورد انرژی ترمز، مدیریت خطا و تعامل اطلاعات ایفا می کند. اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد وسیله نقلیه مهم است. کلید.

2.BMS

سیستم مدیریت باتری که از آن به عنوان BMS یاد می شود، یک سیستم هوشمند است که به طور جامع باتری ها را نظارت و مدیریت می کند. عملکردهای قدرتمندی دارد تا اطمینان حاصل شود که باتری در هنگام استفاده همیشه در بهترین وضعیت قرار دارد.

یکی از وظایف اصلی BMS نظارت بر ولتاژ، جریان و دما در زمان واقعی باتری است. به این ترتیب، می تواند به سرعت از تخلیه بیش از حد باتری، شارژ بیش از حد، دمای بیش از حد و سایر شرایط غیرعادی تشخیص داده و از آن جلوگیری کند و در نتیجه از باتری در برابر آسیب محافظت کند.

علاوه بر عملکردهای اساسی نظارت، BMS دارای عملکردهای پیشرفته ای مانند تشخیص نشتی، مدیریت حرارتی، مدیریت تعادل باتری و یادآوری هشدار است. همچنین می تواند ظرفیت باقیمانده باتری (SOC) و قدرت تخلیه را محاسبه کند و درجه خراب شدن باتری (SOH) و وضعیت ظرفیت باقیمانده را گزارش کند. این اطلاعات برای رانندگان بسیار مهم است تا سطح باتری فعلی و محدوده رانندگی خود را درک کنند تا بتوانند سفرهای خود را بهتر برنامه ریزی کنند.

یکی از فناوری های اصلی BMS تخمین SOC است. این فناوری می‌تواند قدرت باقی‌مانده باتری را به دقت تخمین بزند و اطمینان حاصل کند که SOC در محدوده معقولی قرار دارد و در نتیجه از شارژ یا تخلیه بیش از حد باتری جلوگیری می‌کند. تخمین SOC با دقت بالا نه تنها می تواند برد رانندگی خودرو را بهبود بخشد، بلکه هزینه باتری مورد نیاز را نیز کاهش می دهد.

علاوه بر این، BMS یک عملکرد کنترل تعادل نیز دارد. ظرفیت یا اختلاف ولتاژ بین سلول‌های باتری را متعادل می‌کند تا اطمینان حاصل شود که هر سلول در بسته باتری به حالت متعادل و ثابتی می‌رسد. این به بهبود عملکرد کلی و ایمنی بسته باتری کمک می کند.

علاوه بر این، عملکرد مدیریت حرارتی در سیستم مدیریت باتری (BMS) برای اطمینان از عملکرد باتری در محدوده دمایی مناسب و کاهش اختلاف دما بین ماژول‌های جداگانه باتری بسیار مهم است. این به این دلیل است که عملکرد باتری، عمر و ایمنی ارتباط نزدیکی با دما دارد. دمای خیلی بالا یا خیلی پایین ممکن است به باتری آسیب برساند و بر عملکرد عادی آن تأثیر بگذارد.

به منظور دستیابی به مدیریت حرارتی موثر، BMS ابتدا محدوده دمای عملیاتی بهینه باتری را تعیین می کند. این محدوده معمولاً در محدوده دمایی است که باتری بهترین عملکرد، طولانی ترین عمر و بالاترین ایمنی را دارد. هنگامی که این محدوده مشخص شد، BMS دمای باتری را در زمان واقعی کنترل می کند و اقدامات مناسب را برای تنظیم دما در صورت نیاز انجام می دهد.

محاسبه میدان حرارتی باتری و پیش‌بینی دما یکی دیگر از پیوندهای مهم در مدیریت حرارتی است. با محاسبه میدان حرارتی باتری، BMS می تواند توزیع دمای داخل باتری را درک کرده و روند تغییر دمای باتری در آینده را پیش بینی کند. به این ترتیب، BMS می تواند اقدامات مربوطه را از قبل انجام دهد تا از بالا یا خیلی پایین بودن دمای باتری جلوگیری کند.

انتخاب رسانه انتقال حرارت نیز یک مرحله کلیدی در مدیریت حرارتی است. عملکرد محیط انتقال حرارت این است که گرمای تولید شده توسط باتری را به طور موثر به سیستم اتلاف حرارت منتقل می کند و در نتیجه دمای باتری را در محدوده معقولی نگه می دارد. رسانه های رایج انتقال حرارت شامل مایعات و گازها هستند و انتخاب کدام رسانه به سناریو و نیازهای کاربردی خاص بستگی دارد.

طراحی ساختار اتلاف حرارت سیستم مدیریت حرارتی و انتخاب نقطه پایدار پیش بینی شده فن نیز از پیوندهای کلیدی در مدیریت حرارتی است. طراحی ساختار اتلاف گرما باید عواملی مانند راندمان اتلاف گرما، وزن و هزینه را در نظر بگیرد تا از عملکرد بهینه اتلاف گرما اطمینان حاصل شود. انتخاب نقطه پایدار پیش بینی فن شامل بهینه سازی سرعت فن، حجم هوا و سایر پارامترها برای اطمینان از بهترین اثر اتلاف گرما و کمترین مصرف انرژی است.

با اجرای این اقدامات مدیریت حرارتی، BMS می تواند به طور موثر دمای باتری را کنترل کند، عملکرد و عمر باتری را بهبود بخشد و در عین حال از عملکرد ایمن باتری اطمینان حاصل کند. این برای دستگاه هایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی که به انرژی باتری متکی هستند بسیار مهم است و به بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان کل وسیله نقلیه کمک می کند.

3.MCU

MCU یا کنترل کننده موتور، مرکز عصبی است که موتورها و باتری ها را به هم متصل می کند. وظیفه مهم تنظیم عملکرد کل وسیله نقلیه را بر عهده دارد. با ویژگی های هوشمند خود، نه تنها ایمنی اولیه و کنترل دقیق خودرو را تضمین می کند، بلکه باتری و موتور را قادر می سازد بهترین عملکرد خود را داشته باشند.

عملکرد اصلی MCU این است که توان DC باتری برق را به طور موثر تبدیل به برق متناوب ولتاژ بالا مورد نیاز کند و بدنه موتور را به سمت خروجی انرژی مکانیکی هدایت کند. در عین حال، دارای عملکردهای تشخیص عیب سیستم موتور، حفاظت و ذخیره سازی است که تضمینی محکم برای عملکرد کل وسیله نقلیه ارائه می دهد.

از نظر ساختاری، MCU از اجزای کلیدی مانند سیستم مسکن و خنک کننده، واحد الکترونیکی قدرت، مدار کنترل، نرم افزار زیربنایی و نرم افزار الگوریتم کنترل تشکیل شده است. مدار سخت افزاری آن مفاهیم طراحی مدولار و پلت فرم را پذیرفته است و بخش درایو برق با مدارهای عملکرد تشخیصی و حفاظتی متعدد طراحی شده است تا عملکرد پایدار و قابل اطمینان را تضمین کند. بخش حلقه قدرت از فناوری اتصال موازی ماژول IGBT در سطح خودرو، خازن های اتوبوس سفارشی و طراحی شینه یکپارچه برای بهبود عملکرد بیشتر استفاده می کند.

از نظر نرم افزاری، نرم افزار زیربنایی MCU از استاندارد معماری سیستم باز AUTOSAR پیروی می کند تا به هدف یک پلت فرم مشترک برای توسعه ECU دست یابد. نرم افزار لایه کاربردی با توجه به طراحی عملکردی به چندین ماژول مانند کنترل حالت، الگوریتم برداری، محاسبه گشتاور تقاضا و ماژول تشخیصی تقسیم می شود. ماژول الگوریتم برداری بیشتر به کنترل MTPA و کنترل تضعیف میدان تقسیم می شود تا از دقت و صحت استراتژی کنترل اطمینان حاصل شود. کارآمد.

علاوه بر این، راه‌حل‌های فنی کلیدی MCU نیز کاملاً برجسته هستند، از جمله مبتنی بر 32-پردازنده اصلی دو هسته‌ای با عملکرد بالا، فناوری IGBT موازی درجه یک خودرو، خازن‌های اتوبوس فیلم سفارشی و طراحی مدار یکپارچه قدرت. در عین حال، محفظه با سطح حفاظتی بالا و طراحی اتلاف حرارت یکپارچه خنک کننده آب نیز عملکرد پایدار MCU را تضمین می کند.

تحت روند آینده خودروهای هوشمند، عملکرد ایمنی MCU از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یک خودروی هوشمند مانند یک شریک باید مردم را درک کند، اما ایمنی همیشه پایه است. در عصر خودروهای متصل هوشمند، مسائل امنیتی در همه جا وجود دارد، از جمله قطعات، وسایل نقلیه، سیستم ها، سخت افزار، نرم افزار، داده ها، ارتباطات و شبکه ها. بنابراین، عملکرد ایمنی MCU نیز کلید تضمین این است که می تواند بهترین عملکرد خود را انجام دهد.