Três tecnologias principais de veículos de novas energias
Na arquitetura da plataforma dos novos veículos energéticos, o VCU, o MCU e o BMS desempenham, sem dúvida, um papel vital e, juntos, formam o núcleo da potência do veículo e do gerenciamento de energia.
1.VCU
VCU, ou controlador de veículo, é a unidade central de controle em veículos de novas energias e sua importância é equivalente à do controlador de motor em veículos a combustível. Em veículos puramente elétricos e em alguns veículos híbridos plug-in, o VCU desempenha um papel vital.
Primeiro, o VCU é responsável pelo controle de direção. Ele precisa controlar a potência do motor de acordo com a intenção do motorista, como o grau em que o pedal do acelerador ou do freio é pressionado, para garantir que o veículo possa dirigir de acordo com as expectativas do motorista. Ao mesmo tempo, também precisa receber e processar informações de feedback de vários subsistemas do veículo para fornecer ao motorista o suporte de decisão necessário.
Em segundo lugar, a VCU é responsável pela gestão dos anexos. Isto inclui o controle e gerenciamento de componentes-chave, como DCDC, carregadores integrados, bombas de água e compressores de ar condicionado, para garantir que possam operar com eficiência conforme necessário.
Além disso, a gestão de energia também é uma responsabilidade importante da VCU. Em veículos elétricos puros, o VCU precisa coordenar o fornecimento de energia da bateria ao motor de potência e aos acessórios elétricos para maximizar a utilização de energia. Quando a bateria está fraca, o VCU limitará de forma inteligente a potência de saída de alguns acessórios elétricos, ampliando assim a autonomia do veículo.
A regeneração da energia de frenagem é outra função importante do VCU. Quando o veículo freia, o motor elétrico pode atuar como gerador para recuperar a energia de frenagem e armazená-la em um dispositivo de armazenamento de energia. O VCU determinará quando regenerar a energia de frenagem com base na abertura do pedal do acelerador e do pedal do freio e no valor SOC da bateria para obter um uso eficiente da energia.
O tratamento de falhas também é uma função indispensável do VCU. Ele detecta o status do veículo e as informações de status de cada subsistema em tempo real por meio de sensores e barramento CAN, e exibe essas informações no painel. Ao mesmo tempo, o VCU também realizará diagnóstico de falhas e processamento de proteção de segurança para garantir que o veículo possa dirigir com segurança até a estação de reparo quando ocorrer uma falha.
Finalmente, o VCU também é responsável pela interação da informação com outros componentes-chave. Ele transmite os principais dados e status de falha do sistema de energia, motor, bateria, sistema de alta tensão, ar condicionado, etc. para o painel de instrumentos e recebe as informações de controle do motorista. Além disso, algumas montadoras integrarão funções de gerenciamento térmico no VCU para obter controle inteligente de bombas de água, ventiladores, válvulas de controle de ar condicionado, trocadores de calor, etc.
Como controlador de "nível cerebral" de veículos de novas energias, o VCU desempenha um papel vital no controle de direção, gerenciamento de acessórios, gerenciamento de energia, feedback de energia de frenagem, tratamento de falhas e interação de informações. É importante garantir a operação segura e eficiente do veículo. A chave.
2.BMS
O sistema de gerenciamento de bateria, conhecido como BMS, é um sistema inteligente que monitora e gerencia baterias de forma abrangente. Possui funções poderosas para garantir que a bateria esteja sempre nas melhores condições durante o uso.
Uma das principais tarefas do BMS é monitorar a tensão, corrente e temperatura da bateria em tempo real. Desta forma, ele pode detectar e prevenir prontamente a descarga excessiva, sobrecarga, temperatura excessiva e outras condições anormais da bateria, protegendo assim a bateria contra danos.
Além das funções básicas de monitoramento, o BMS também possui funções avançadas, como detecção de vazamento, gerenciamento térmico, gerenciamento de balanceamento de bateria e lembretes de alarme. Ele também pode calcular a capacidade restante (SOC) e a potência de descarga da bateria, além de relatar o grau de deterioração (SOH) e o status da capacidade restante da bateria. Esta informação é crucial para que os condutores compreendam o nível atual da bateria e a autonomia de condução, para que possam planear melhor as suas viagens.
Uma das principais tecnologias do BMS é a estimativa SOC. Esta tecnologia pode estimar com precisão a energia restante da bateria e garantir que o SOC seja mantido dentro de uma faixa razoável, evitando assim que a bateria sobrecarregue ou descarregue excessivamente. A estimativa SOC de alta precisão pode não apenas melhorar a autonomia do carro, mas também reduzir o custo da bateria necessária.
Além disso, o BMS também possui uma função de controle de equilíbrio. Ele equilibra as diferenças de capacidade ou tensão entre as células da bateria para garantir que cada célula da bateria atinja um estado equilibrado e consistente. Isso ajuda a melhorar o desempenho geral e a segurança da bateria.
Além disso, a função de gerenciamento térmico no sistema de gerenciamento de bateria (BMS) é crucial para garantir que a bateria opere dentro da faixa de temperatura apropriada e reduza a diferença de temperatura entre os módulos de bateria individuais. Isso ocorre porque o desempenho, a vida útil e a segurança da bateria estão intimamente relacionados à temperatura. Temperaturas muito altas ou muito baixas podem causar danos à bateria e afetar seu funcionamento normal.
Para obter um gerenciamento térmico eficaz, a BMS determinará primeiro a faixa ideal de temperatura operacional da bateria. Essa faixa geralmente está dentro da faixa de temperatura em que a bateria tem melhor desempenho, maior vida útil e maior segurança. Uma vez determinada esta faixa, o BMS monitorará a temperatura da bateria em tempo real e tomará as medidas apropriadas para ajustar a temperatura conforme necessário.
O cálculo do campo térmico da bateria e a previsão de temperatura são outro elo importante no gerenciamento térmico. Ao calcular o campo térmico da bateria, o BMS pode compreender a distribuição da temperatura dentro da bateria e prever a tendência futura de mudança de temperatura da bateria. Desta forma, a BMS pode tomar as medidas correspondentes antecipadamente para evitar que a temperatura da bateria seja demasiado alta ou demasiado baixa.
A seleção do meio de transferência de calor também é uma etapa fundamental no gerenciamento térmico. A função do meio de transferência de calor é transferir efetivamente o calor gerado pela bateria para o sistema de dissipação de calor, mantendo assim a temperatura da bateria dentro de uma faixa razoável. Os meios comuns de transferência de calor incluem líquidos e gases, e a escolha de qual meio depende do cenário e das necessidades específicas da aplicação.
O projeto da estrutura de dissipação de calor do sistema de gerenciamento térmico e a seleção do ponto estável previsto do ventilador também são elos importantes no gerenciamento térmico. O projeto da estrutura de dissipação de calor precisa levar em consideração fatores como eficiência de dissipação de calor, peso e custo para garantir um desempenho ideal de dissipação de calor. A seleção do ponto estável de previsão do ventilador envolve a otimização da velocidade do ventilador, volume de ar e outros parâmetros para garantir o melhor efeito de dissipação de calor e o menor consumo de energia.
Ao implementar estas medidas de gestão térmica, a BMS pode controlar eficazmente a temperatura da bateria, melhorar o desempenho e a vida útil da bateria, garantindo ao mesmo tempo o funcionamento seguro da bateria. Isto é fundamental para dispositivos como veículos elétricos que dependem de energia da bateria, ajudando a melhorar o desempenho e a confiabilidade de todo o veículo.
3.MCU
MCU, ou controlador de motor, é o centro nervoso que conecta motores e baterias. Ele assume a importante tarefa de ajustar o desempenho de todo o veículo. Com as suas funcionalidades inteligentes, não só garante a segurança básica e o controlo preciso do veículo, mas também permite que a bateria e o motor tenham o melhor desempenho.
A função principal do MCU é converter com eficiência a energia CC da bateria na energia CA de alta tensão necessária e acionar o corpo do motor para produzir energia mecânica. Ao mesmo tempo, possui também funções de diagnóstico de falhas do sistema motor, proteção e armazenamento, proporcionando uma garantia sólida para o funcionamento de todo o veículo.
Estruturalmente, o MCU é composto por componentes principais, como carcaça e sistema de resfriamento, unidade eletrônica de potência, circuito de controle, software subjacente e software de algoritmo de controle. Seu circuito de hardware adota conceitos de design modular e de plataforma, e a parte da unidade de potência é projetada com vários circuitos de função de diagnóstico e proteção para garantir uma operação estável e confiável. A parte do circuito de energia usa tecnologia de conexão paralela de módulo IGBT de nível automotivo, capacitores de barramento personalizados e design de barramento integrado para melhorar ainda mais o desempenho.
Em termos de software, o software subjacente do MCU segue o padrão de arquitetura de sistema aberto AUTOSAR para atingir o objetivo de uma plataforma comum para o desenvolvimento de ECU. O software da camada de aplicação é dividido em vários módulos, como controle de estado, algoritmo vetorial, cálculo de torque de demanda e módulo de diagnóstico de acordo com o projeto funcional. O módulo de algoritmo vetorial é subdividido em controle MTPA e controle de enfraquecimento de campo para garantir a precisão e exatidão da estratégia de controle. Eficiente.
Além disso, as principais soluções técnicas do MCU também são excelentes, inclusive baseadas no processador principal dual-core de alto desempenho 32-bit, tecnologia IGBT paralela de nível automotivo, capacitores de barramento de filme personalizados e design de circuito de alimentação integrado. Ao mesmo tempo, o invólucro de alto nível de proteção e o design integrado de dissipação de calor com refrigeração a água também garantem a operação estável do MCU.
Sob a tendência futura dos carros inteligentes, o desempenho de segurança do MCU é particularmente importante. Um carro inteligente precisa entender as pessoas como parceiros, mas a segurança é sempre a base. Na era dos carros inteligentes conectados, os problemas de segurança estão por toda parte, incluindo peças, veículos, sistemas, hardware, software, dados, comunicações e redes. Portanto, o desempenho de segurança do MCU também é a chave para garantir que ele possa desempenhar sua melhor função.
