新能源汽车电子控制要点优化分析(新能源汽车电子控制要点优化分析方案)

heike2022-09-14113

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新能源汽车领域中电子技术应用的具体策略和方法有哪些?

一、电机及其装置的合理使用

目前,铿电池是新能源汽车应用最广泛的电源。注重铿电池管理系统的合理使用,可有效提高研发效率; 电池管理系统主要包括数据报警、数据显示、平衡管理、热管理、电量状态估计、数据监控、数据通讯等功能。近年来,我国高度重视铿电池的有效应用,取得了良好的研究成果。不少车企已经开始研发自己的坑式电池管理系统,继续有效开拓电动车市场。例如,上汽、哈飞、奇瑞、比亚迪都非常重视新能源汽车地坑电池管理系统的开发和应用,并取得了良好的效果。

二、合理应用铿电池管理系统

新能源汽车是指以非常规车用燃料(或常规车用燃料和新型汽车动力装置)为动力,结合汽车动力控制和驱动等先进技术,采用先进技术原理、新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢动力汽车等。

三、双向转换器的转换与应用

电动汽车在行驶过程中,经过反复加减速后,电机端电压也会随着电动汽车的加减速而变化。但是,由于电动汽车中燃料电池或电池的具体指标受到很大限制,如果直接使用或接收电机返回的电能,很容易损坏电机的驱动性能。如果采用双向转换器来平衡电池和电机之间的电压,可以更好地稳定超级电容器或动力电池组的电压,有效提高电机的驱动性能。这样,双向转换器的效率和容量必须足够高才能更好地实现这一目标。

四、电子技术在新能源汽车附属装置中的运用 

随着新能源汽车的不断发展,充电器的应用是非常必要的。通过充电器,可以将交流网络中的电能补充到电动汽车的电池中,从而为电动汽车补充足够的电能,方便电动汽车的持续续航和使用。为促进新能源汽车的推广应用,应关注电池充电站的建立和应用,每个充电站配备多个自动充电器的趋势以及新能源汽车推广发展的必要性.充电器的作用和作用主要是通过电子技术将交流电转化为直流电,从而发挥充电器的作用和价值。同时,人们在使用新能源汽车充电器时,通常要求充电器能够进行恒压恒流两个级别的充电,也要求充电器具有重量轻、效率高等诸多功能。同时,充电器要能够实时监测电池温度,监测电网污染,合理设置充电时间曲线。

新能源汽车控制原理过程怎样的?

在驾驶新能源汽车的时候,我们所使用的动力并不是来自汽油燃烧产生的动力,而是由燃料电池与蓄电池混合动力一起驱动汽车行驶的。这也是新能源汽车比传统的燃油汽车节能环保的地方。

既然是汽车,我们就少不了要跟汽车的动力系统打交道,也只有了解了能源汽车的动力系统,我们才能更好的驾驶汽车,不损害我们的汽车。

新能源汽车的燃料电池电动汽车能量是有控制策略的,会随着动力系统的结构形式不同而有所不同,但新能源的能量控制策略有三大基本控制目标,这就是汽车动力性、汽车经济性和汽车续驶里程三种。

在新能源汽车的行驶过程中,燃料电池与蓄电池一起提供混合动力一起行驶,动力系统控制器需要时刻的根据汽车的功率需求及电池管理系统所提供的动力电池SOC,来决定能量在燃料电池系统和动力电池系统之间的分配。也就是需要根据油门踏板、制动踏板、以及档位等相关的信息计算出新能源汽车在此时所需要的转矩以及需求功率,然后在根据相关的需求提供最优化的能量分配。

经过这样的程序,将燃料电池与动力电池的输出经过电机控制器控制,转化为驱动电机的功率输出,从而能够驱动车辆行驶。

看起来新能源汽车的动力并不是像燃油汽车那样只依靠单一的动力去驱动的,但是,无论是燃料电池还是蓄电池,在冬天的时候还是不如燃油汽车有强劲的输出动力,而且,到了一定的年限,新能源汽车所需更换的电池的费用,也能让人抓狂到想买一辆新的能源汽车。嗯,称呼新能源汽车为一次性汽车,感觉还是有点小形象的。

既然新能源汽车的动力系统是被控制的,那么必然的会存在相应的控制策略。只有这样我们的新能源汽车才能正常的行驶并且发挥出其最优秀的性能,那么,新能源汽车的控制策略又有哪些呢?

最常用的控制策略有三个,分别是On/Off控制策略、功率跟随控制策略、顺势优化最佳能耗控制策略等,这都是最常见的是那样控制策略,

新能源汽车控制器的概念及整车控制器的工作原理

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点,其是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件(如图1所示)。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配,这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点,己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议,CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。

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一、整车控制器控制系统结构

公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息,进行分析和运算,通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;具备完善的故障诊断和处理功能;具有整车网关及网络管理功能,其结构原理如图2所示。

下面对每个模块功能进行简要的说明:

1、开关量调理模块

开关量调理模块,用于开关输入量的电平转换和整型,其一端与多个开关量传感器相连,另一端与微控制器相接;

2、继电器驱动模块

继电器驱动模块,用于驱动多个继电器,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与多个继电器相接;

3、高速CAN总线接口模块

高速CAN总线接口模块,用于提供高速CAN总线接口,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与系统高速CAN总线相接;

4、电源模块

电源模块,可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源,并对蓄电池电压进行监控,与微控制器相连;

5、模拟量输入和输出模块

模拟量输入和输出模块,可采集0~5V模拟信号,并可输出0~4.095V的模拟电压信号。

6、脉冲信号输入和输出模块

可采集脉冲信号并调理,范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V;输出PWM信号

范围1HZ—10KHZ,幅度0—14V。

7、故障和数据存储模块

铁电存储器可以存储标定的数据和故障码,车辆特征参数等,容量32K。

二、整车控制器功能说明

新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能:

1. 对汽车行驶控制的功能

新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板,动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大,动力电机的输出功率越大。因此,整车控制器要合理解释驾驶员操作;接收整车各子系统的反馈信息,为驾驶员提供决策反馈;对整车各子系统的发送控制指令,以实现车辆的正常行驶。

2. 整车的网络化管理

在现代汽车中,有众多电子控制单元和测量仪器,它们之间存在着数据交换,如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题,为了解决这个问题,德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网(CAN)。在电动汽车中,电子控制单元比传统燃油车更多更复杂,因此,CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个,是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中,整车控制器是信息控制的中心,负责信息的组织与传输,网络状态的监控,网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

3. 制动能量回馈控制

新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能,此时电动机作为发电机,利用电动汽车的制动能量发电,同时将此能量存储在储能装置中,当满足充电条件时,将能量反充给动力电池组。在这一过程中,整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈,如果可以进行,整车控制器向电机控制器发出制动指令,回收能部分能量。

4. 整车能量管理和优化

在纯电动汽车中,电池除了给动力电机供电以外,还要给电动附件供电,因此,为了获得最大的续驶里程,整车控制器将负责整车的能量管理,以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候,整车控制器将对某些电动附件发出指令,限制电动附件的输出功率,来增加续驶里程。

5. 车辆状态的监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测,并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统,其过程是通过传感器和CAN总线,检测车辆状态及其各子系统状态信息,驱动显示仪表,将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括:电机的转速、车速,电池的电量,故障信息等。

6. 故障诊断与处理

连续监视整车电控系统,进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容,及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障,能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

7. 外接充电管理

实现充电的连接,监控充电过程,报告充电状态,充电结束。

8. 诊断设备的在线诊断和下线检测

负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯,实现UDS诊断服务,包括数据流读取,故障码的读和清除,控制端口的调试。

新能源汽车维修关键技术及优化对策有哪些?

一、电机故障修复的关键技术

新能源汽车电机驱动系统故障是常见故障之一,包括电路系统故障、机械系统故障和磁路系统故障,这些故障对新能源汽车驱动系统的运行影响很大。因此,诊断和排除这些故障显得尤为重要。可以通过轴承磨损程度或转子孔是否受到碰撞来判断电机运行是否正常,判断是否有异常的噪音,同时检查机械零件的位置,可能零件错位或者损坏会导致故障,及时检查、更换。

二、电机超速故障的维护

当电机出现超速故障时,先分析故障原因,一般是由于车辆负载突然下降引起的转矩失控故障,主要的方法是通电。如果发现是低压信号线插头松动造成的故障,可以通过检查低压信号线插头来诊断,如果在检查过程中发现控制器等硬件设备损坏,请更换新的硬件。

三、运行温度过高

新能源汽车驱动电机的工作温度不宜过高。当温度超过120℃时,功率下降。当温度超过140℃时,电机停止工作。解决这个问题的办法是更换电机。

四、解析器故障

驱动电机启动不正常或启动后输出转矩小,属于变压器故障问题。因此,应使用万用表检测变压器两侧的绕组。当电阻很大时,变压器损坏,此时需要更换。当检测值在正常范围内时,解决方案是更换主控板。

五、电机相损失

当车辆的驱动电机运行异常时,如振动、发热、噪声过大等,电机会失相,可认为是电机霍尔元件损坏引起的励磁故障。因此,检查输出电阻,做好霍尔元件的接地和供电工作,比较判断霍尔元件具体的故障位置和程度,从而准确感知和检测霍尔元件的变化是非常重要的。

新能源电动汽车驱动电机的分类、特点和优劣势分析

近年来,伴随着行业的发展,新能源 汽车 逐渐被广泛使用,各大厂商也推出了自家的明星产品。电机作为电动 汽车 最重要的部件之一,各大厂商纷纷选择各类电机运用在自家的产品上。而不同的电机到底有什么差别?又各自被运用到哪些车型上去了?

什么是电机? 所谓电机,就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。 当电能被转换成机械能时,电机表现出电动机的工作特性;当机械能被转换成电能时,电机表现出发电机的工作特性。大部分电动 汽车 在刹车制动的状态下,机械能将被转化成电能,通过发电机来给电池回馈充电。 电动机的发展状态及分类 电动 汽车 经常采用的驱动电机有 直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类 。 直流电动机 最早应用于电动 汽车 的是直流电机,这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展,异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能,这些类型的电机正在逐步取代直流电机。

优点:成本低、易控制、调速性能良好 缺点:结构复杂、转速低、体积大、维护频繁 特性: 在电动 汽车 发展早期,直流电机被作为驱动电机广泛应用,但是由于其结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制,长时间工作会产生损耗,增加维护成本。

此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,会造成高频电磁干扰,影响整车其他电器性能。因此,目前电动 汽车 行业已经基本将直流电动机淘汰。 应用代表车型:早期部分车型 小结:基本上处于淘汰阶段,应用车型都是早期上市车型。 永磁同步电机

永磁式电动机根据定子绕组的电流波形的不同可分为两种类型,一种是无刷直流电机,它具有矩形脉冲波电流;另一种是永磁同步电机,它具有正弦波电流。

这两种电机在结构和工作原理上大体相同,转子都是永磁体,减少了励磁所带来的损耗,定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩,所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构,工作时不会产生换向火花,运行安全可靠,维修方便,能量利用率较高。

永磁式电动机的控制系统相比于交流异步电机的控制系统来说更加简单。但是由于受到永磁材料本身的限制,在高温、震动和过流的条件下,转子的永磁体会产生退磁现象,所以在相对复杂的工作条件下,永磁式电机容易发生损坏,故这一块还有待继续发展改善。

而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高,目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动 汽车 驱动方案。像日本、欧洲,要么是使用轻稀土的永磁材料做永磁电机,要么是直接改用无需稀土材料但对控制器设计要求更高的开关磁阻电机。

优点:效率高、结构简单、体积小、重量轻 缺点:成本较高、高温下磁性衰退

特性: 所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动 汽车 的车速将最终被控制。 与其他类型的电机相比较,永磁同步电机最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,说白了,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源 汽车 提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的新能源 汽车 行业,永磁同步电机成为首选的主要原因。 但是,它也有自身的缺点,转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,使得电机容易发生损坏。

应用车型:比亚迪秦、比亚迪宋DM、宋EV300、北汽EV系列、腾势400、众泰E200、荣威ERX5等。 小结: 被广泛使用,成为主流电机,目前被各大新能源 汽车 品牌车型选用。 交流异步电机 交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便。

交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动 汽车 上应用最广的电机。 但在高速运转的情况下电机的转子发热严重,工作时要保证电机冷却,同时异步电机的驱动、控制系统很复杂,电机本体的成本也偏高,另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场,故相与永磁电机和开关磁阻电机相比,异步电机的效率和功率密度偏低,不是能效最优化的选择。 异步电动机应用的较多的地区是美国,这也被人为是和路况有关。在美国,高速公路已经具有一定的规模,除了大城市外, 汽车 一般以一定的高速持续行驶,所以能够让高速运转而且在高速时有较高效率的异步电动机得到广泛应用。 优点:结构简单、可靠性好、成本易控 缺点:效率低、调速性差

特性: 相比于永磁同步电机,异步电机的优点是成本低、工艺简单、运行可靠耐用、维修方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。 反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。尽管在重量和体积方面,异步电动机并不占优,但其转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求,至于重量对续航里程的影响,高能量密度的电池能够“掩盖”电机重量的优势。

应用车型:特斯拉Model S、Modle X、江铃E200、江铃E100、江铃E160、众泰云100S、芝麻E30等。 小结:只是少量车型选用,但也不乏主流车型,从目前来看,该类电机不会成为趋势。 开关磁阻电机 开关磁阻电机作为一种新型电机,相比其他类型的驱动电机而言,它的结构最为简单,定、转子均为普通硅钢片叠压而成的双凸极结构,转子上没有绕组,定子装有简单的集中绕组,具有结构简单坚固、可靠性高、质量轻、成本低、效率高、温升低、易于维修等优点。

它具有直流调速系统可控性好的优良特性,同时适用于恶劣环境,适合作为电动 汽车 的驱动电机使用。业内人士预测,开关磁阻电机将成为电动 汽车 领域的一匹黑马。 特性: 但开关磁阻电机有转矩波动大、需要位置检测器、系统非线性特性,磁场为跳跃性旋转,控制系统复杂;对直流电源会产生很大的脉冲电流等缺点。另外开关磁阻电动机为双凸极结构,不可避免地存在转矩波动,噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点。 但近年来的研究表明,采用合理的设计、制造和控制技术,开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。像目前日本对开关磁阻电机的研究比较深入,日本电产的开关磁阻电机也广泛应用于电动 汽车 、家电等各类行业中。目前中国国内也渐渐有厂家关注这块电动 汽车 驱动电机的未来发展方向 优点:结构简单、体积小轻便、效率高、成本低 缺点:噪声振动大、输出扭矩脉动

应用代表车型:无 小结: 暂未被广泛应用,但未来有可能因为其优良特性,而成为主流电机。 作为电动 汽车 重要组成部件,不同电机的选用,会决定该电动车生产成本与使用情况。对于时下来讲,被广泛应用的尚属永磁同步电机,最主要的两点是可靠性好和成本易控。 -------------------华丽丽的分割线--------------------- 【番外知识储备篇】 外转子电机: 指外壳旋转、轴固定的电机。

特点: 1.外转子电机具有节省空间,设计紧凑且美观的特点。适合安装在叶轮里,具有最佳的冷却效果。无需V型带、附加的张紧带或其他设备。 2.电机使用一对密封的深沟球轴承,寿命长。高精度的球轴承可使振动降到最低,运行噪音低。 3.特殊的鼠笼转子结构及一次压铸成型工艺,确保电机启动平滑,转速高。 4.选用高品质电磁材料及特殊的电磁结构设计,确保电机高效运行,并且更加节能。 5.在电机绕组端装有高灵敏度热保护器,确保电机安全可靠的运行。 内转子电机: 内转子一般极数少,转速高,转矩小;外转子一般极数多,转速低,转矩大。 在转子重量相同情况下,内部转的没有外面转的转动惯量大,所以里面转的kv高,力矩低;外转转动惯量大,从而提高了在不稳定负载下电动机的效率和输出功率。 内转电机的扭力小,转速高,一般用交通工具模型(如车模、船模),而外转子的电机散热较好。

内转子电机和外转子电机的区别 通俗一点来说,两者的区别就是里面转与外面转的区别。 内转子电机是转子电机主轴一起转,电机机座固定,用外壳做定子,内部和主轴做转子。 外转子电机是转子随着电机外壳一起旋转,电机主轴固定,外壳做转子,内部和主轴做定子。 盘式电机: 又叫碟式电机,具有体积小、重量轻、效率高的特点,一般电机的转子和定子是里外套着装的,盘式电机为了薄,定子在平的基板上,转子是盖在定子上的,一般定子是线圈,转子是永磁体或粘有永磁体的圆盘。 除了效率高和体积小外,盘式电机的独特结构使得其还具有很多普通电机无法比拟的优点。比如线圈和定子间的间隙小,其相互感应也效应很小。无刷的结构使得盘式电机的应用更为灵活,包括要求电机大孔径穿孔的情况都能使用。双轴空气间隙结构能够使盘式电机产生自然的泵吸作用,可谓是盘式电机自带的“内置冷却装置”。 

盘式电机在我们的生活中的应用十分广泛,绝大多数普通电机不适用或者难以满足的场合都能见到盘式电机的身影。例如新型的电动 汽车 、混合动力 汽车 以及水下推进器等对发动机重量和体积要求较高的交通工具都会使用盘式电机作为驱动。 总结一下这三种电机: 1、外转子电机扭矩大转速低;

2、内转子电机转速高转矩小;

3、盘式电机轴向尺寸小,散热好,但功率受限制。 在应用方面,轮毂电机应用盘式电机较多;轮边电机应用外转子电机较多。

新能源汽车维修质量控制要点有哪些?具体应该怎么做?

① 树立科学意识

目前,从新能源汽车行业的发展趋势来看,电动和混合动力技术的种类越来越多,新能源汽车用户对故障排除和维修的要求也越来越高。在这种情况下,维修人员需要积极更新专业意识,在认识到挑战的同时,抓住行业发展的机遇。因此,应重视专业知识的学习,配置先进的故障维修维护软硬件系统,优化维修工作,提高专业水平。

例如,在处理新能源汽车动能转换、动力系统及各部件故障时,应充分记录维修过程。在总结和分析相关维修数据和经验的基础上,逐步形成有效的维修管理技术体系,为新能源汽车的后续维修奠定了可靠的基础。

②做好检修前的检查工作

与传统车辆的维修相比,一方面,新能源汽车在动力结构和系统技术上更加先进,新能源汽车的电子系统更加复杂,涉及的故障类型更加多样化。因此,在维修新能源汽车之前,维修人员需要做好汽车检查工作,记录相关数据,然后制定相应的维修计划。

具体而言,新能源汽车的日常维护项目主要包括:第一,车辆真空泵和控制器的测试。即当车辆停止时,启动车辆,轻轻踩下踏板,观察并记录真空泵和控制器的运行数据,看是否在正常范围内。第二,对真空管的关闭情况进行测试,即使用测试设备和手动测试真空管路的线路和连接点,查看是否存在断开、接触不良、损坏等情况。第三,全面检查车辆电路。也就是说,对新能源汽车的电机、功率转换设备、控制器和电子系统等电路进行测试,检查是否存在损坏、短路、接触不良和异物干扰等故障。

以上就是新能源汽车维修质量控制要点分析,提供一些思路和做法,希望对大家有帮助,多有不足,敬请谅解。

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