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
电池系统基本结构如图1所示,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(图4)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(MCU,图6)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(图7)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。