一种新型纯电动专用汽车辅驱控制系统_邵可可.pdf

汽车电器2023年第2期一种新型纯电动专用汽车辅驱控制系统邵可可1，范祥松2（1.阳光电源股份有限公司，安徽 合肥231200；2.安徽江淮专用汽车有限公司，安徽 合肥230051）【摘要】传统纯电动专用汽车辅驱系统通过控制辅驱控制器连接整车高压配电盒获得高压直流电源，再经过逆变器转换为交流电源，最终为专用设备提供动力，但是这种控制方式容易造成辅驱系统控制逻辑与整车控制逻辑不统一，以及高、低压系统可靠性较低等问题。针对以上问题，本文介绍一种新型纯电动专用汽车辅驱控制系统，可有效解决辅驱控制系统缺乏高、低压系统与整车系统联动控制问题，从而提升整车电气系统安全性和可靠性。【关键词】纯电动专用汽车；辅驱控制系统；高压配电盒；联动控制；可靠性中图分类号：U469.72文献标志码：A文章编号：1003-8639（2023）02-0007-02A New Auxiliary Drive Control System for Pure Electric Special Purpose VehicleSHAO Ke-ke1，FAN Xiang-song2（1.Sungrow Power Supply Co.，Ltd.，Hefei 231200；2.Anhui Jianghuai Special Purpose Vehicle Co.，Ltd.，Hefei 230051，China）【Abstract】Traditional special pure electric car auxiliary drive system by controlling the auxiliary drive controllerconnection for high voltage dc power supply vehicle high voltage distribution box，repass is converted to ac powerinverter，ultimately to provide power for special equipment，but this kind of control mode is easy to cause secondarydrive control system control logic and vehicle control logic is not unified，and high and low voltage system reliabilityis low.Aiming at the above problems，this paper introduces a new type of auxiliary drive control system for pureelectric special purpose vehicle，which can effectively solve the problem of lack of linkage control between high andlow voltage system and vehicle system and improve the safety and reliability of vehicle electrical system.【Key words】pure electric special purpose vehicle；auxiliary drive control system；high voltage distributionbox；linkage control；reliability收稿日期：2022-06-22作者简介邵可可（1986），男，工程师，硕士，研究方向为新能源汽车驱动系统；范祥松（1992），男，助理工程师，研究方向为新能源汽车电控系统。1前言专用汽车是一种配置有专用设备，具备专用功能，用于承担专门运输任务或专项作业以及其他专项用途的汽车，目前市场上主要以燃油类专用车为主，但是随着新能源汽车的快速发展，新能源技术的持续提升，纯电动专用汽车已在一部分使用场景和领域逐步替代燃油类专用车。随着纯电动专用车电气自动化程度更高，实现控制策略也更加复杂，因此一种新型纯电动辅驱控制系统，应运而生。2辅驱控制系统主要组成纯电动专用汽车的能源来自于动力蓄电池，现阶段纯电动专用车的作业机构一般以电动机为核心装置进行驱动（也称为上装电机），上装电机另外配置上装电机控制器，上装控制器负责将动力电池输出的电压、电流经高压配电盒转换分配（直流转直流、直流转交流），并按照上装电机工作需要的电压和电流（交流/直流）输出给上装电机，上装电机将电能转化成旋转的动能通过连接轴进行输出，连接轴连接外部传动机构进行动力输送。通过将辅驱控制系统的高低压上电逻辑与整车的控制逻辑进行匹配整合，从而解决了现有辅驱控制系统低压线路和高压线路与整车联动控制的问题；同时与操作人员的实际操作理念协同来实现控制系统的智能化；电动汽车的辅驱控制系统还包括液压电路，液压电路分别与辅驱控制电路和辅驱电机连接，液压电路还用于接收所述辅驱控制电路的使能信号，根据所述使能信号控制液压电磁阀进行作业进而控制相应的电机进行工作。纯电动专用汽车辅助控制系统主要包括：低压上电电路、高压上电电路、辅驱控制电路、辅驱电机和通信系统等组成部分。辅驱控制系统框架如图1所示。图1辅助控制系统框架图New energy/新能源7DOI:10.13273/ki.qcdq.2023.02.003Auto electric parts No.02，20232.1低压上电电路低压上电电路控制系统在接收到整车低压电源总开关的上电信号时，进入通电状态。低压上电电路主要由供电电路、第一驱动电路、第二驱动电路以及第三驱动电路组成。其中供电电路用于低压上电电路控制系统在接收到整车低压电源总开关的闭合信号时，启动辅驱控制电路；第一驱动电路在接收到整车ON挡信号且控制信号为启动信号时，控制辅驱电机进入启动状态；第二驱动电路在接收到整车ON挡信号且控制信号为启动信号时，控制辅驱电机进入停止状态；第三驱动电路在接收到整车启动挡位信号且控制信号为作业信号时，辅驱电机进入作业状态。低压上电电路原理图如图2所示。2.2高压上电电路高压上电电路主要包括预充电阻以及预充开关。高压上电电路在接收到整车启动挡位信号时，根据启动挡位信号进行预充，预充完毕后进入通电状态。辅驱控制电路在低压上电电路和高压上电电路均处于通电状态时，控制辅驱电机启动。高压上电电路原理图如图3所示。2.3辅驱控制电路在低压上电电路和高压上电电路均处于通电状态时，辅驱控制电路控制辅驱电机启动，分别输出控制信号给第一驱动电路、第二驱动电路以及第三驱动电路。其中：第一驱动电路，在接收到整车ON信号且控制信号为启动信号时，辅驱电机进入启动状态；第二驱动电路，在接收到整车ON挡位信号和停止信号，辅驱电机进入停止状态；第三驱动电路，在接收到整车ON挡位信号和作业信号时，辅驱电机进入作业状态。辅驱控制电路工作流程图如图4所示。3辅驱控制系统原理电动汽车整车电源控制策略：车钥匙插入点火锁中时，钥匙位置从初始挡位LOCK挡旋转一格后进入ACC挡，再旋转一格进入ON挡，再旋转一格进入START挡，松开后回到ON挡。当钥匙第1次旋转到ON挡时，该电动汽车的辅驱控制系统中由ON挡电控制的低压上电电路接通，辅驱电机进入待机状态，待高压上电电路上电完成后，低压上电电路可以启动工作。当钥匙第1次旋转到ON挡时，高压上电电路与电源接通，并通过预充电阻进行预充，预充完成后预充开关自动闭合，则该电动汽车的辅驱控制系统高压上电电路通电工作。高压上电电路与辅驱控制器开关继电器连接，该辅驱控制器开关继电器在整车低压电源总开关闭合时随即闭合，以保证高压上电电路在预充过程中。通过该控制策略可以有效保证该电动汽车的辅驱控制系统高压上电电路提前于主回路预充完成接通，避免出现高压上电电路延迟于辅驱控制系统主回路预充完成时才达到接通的情况，防止造成辅驱控制系统中电路瞬间通过电流过大损毁回路中的电气元器件。辅驱控制系统原理图如图5所示。4结语本文介绍了一种新型纯电动专用汽车辅驱控制系统，采用辅驱控制系统的高低压上电逻辑与整车的上电逻辑整图2低压上电电路原理图图3高压上电电路原理图图4辅驱控制电路工作流程图图5辅驱控制系统原理图（下转第11页）新能源/New energy8汽车电器2023年第2期合策略，将系统上电操作与人员操作协同控制，保证了系统上电过程的使用安全，有效解决了现有辅驱控制系统缺乏低压线路和高压线路与整车联动控制的技术问题。新型纯电动专用汽车辅驱控制系统为专用装置提供安全、可靠和节能的动力输入，有效降低了纯电动专用汽车的运营成本，扩大了新能源汽车发展的应用领域，具有很好的市场竞争力。参考文献：1任海波，梁晶晶.2018 年新能源专用汽车市场回顾及未来展望J.商用汽车，2019（1）：94-100.2任海波，李庆升.新能源专用汽车市场现状及趋势J.专用汽车，2017（8）：81-87.3吴君青.新能源汽车电机驱动系统控制技术分析J.时代汽车，2021（23）：129-130.4尹廷亭.新能源汽车与电机驱动控制技术J.设备管理与维修，2022（2）：105-107.5鞠彦伟.新能源汽车及电机驱动控制技术分析J.中国科技信息，2021（18）：67-68.（编辑凌波）（上接第8页）图2双电机驱动系统模块内部模型图研究车型整车及动力系统相关参数后，在搭建的仿真模型中对其进行基于C-WTVC循环工况的能耗和续驶里程等经济性能的仿真分析，模型显示绘制出的仿真车速曲线如图3所示。容易看出图中工况车速和仿真车速两条曲线基本重合，表明本研究匹配设计18T电动洗扫车动力系统动力性符合跟随C-WTVC循环工况的基本要求，同时也初步验证了在Matlab/Simulink环境下搭建的18T电动洗扫车整车仿真模型的准确性。为了对整车经济性进行充分的分析，还设置在40km/h等速工况下进行了整车的能耗和续驶里程仿真分析。18T电动洗扫车的动力性能试验方法首先需符合国家标准GB/T18385的要求9，其次应该满足行业的特殊需求，本研究对整车的动力性提出了更高的要求，设定在18T满载状态下对研究车型进行最高车速、加速性能、爬坡性能等动力性能进行仿真分析，输出仿真结果。最后，18T电动洗扫车的动力性、经济性仿真结果如表4所示。显然，表中所有动力性、经济性指标的仿真值都达到了目标值的要求，因此本研究进行的整车动力系统匹配设计是可靠的，达到了预期要求。4结束语电动汽车动力系统参数匹配与优化是一项复杂的系统工程，本研究以某18T电动洗扫车为研究对象，对其电机驱动系统、动力电池等动力系统关键零部件进行了选型和匹配设计，在Matlab/Simulink软件中搭建了电动洗扫车的整车仿真模型，对18T电动洗扫车进行了系统的性能仿真分析，仿真结果达到了预期目标，为项目开发提供了必要的理论依据。参考文献：1张亮亮，谭效时，宋晓晓，等.车辆电动化替代的节能减碳效果研究J.汽车电器，2021，（11）：8-14.2路泽军，邢广佩，刘晓辉.基于多元回归的环卫车未来市场容量预测J.专用汽车，2022，（8）：14-17.3赵松.电动环卫车动力性仿真及优化D.保定：河北农业大学，2018：1-8.4苟琦智.基于运行工况的纯电动城市客车动力系统参数匹配优化研究D.西安：长安大学，2018：6-14.5夏靖武，郝明亮，梅周盛，等.两挡纯电动汽车性能仿真与换挡策略优化J.汽车电器，2020（7）：30-33.6赵金宝.纯电动环卫车电驱动系统参数匹配研究J.汽车实用技术，2022，47（2）：1-6.7卓文得，孙贵斌，许文丰，等.基于 Matlab 纯电动汽车匹配及仿真系统开发J.汽车电器，2022（3）：18-25.8全国汽车标准化技术委员会.GB/T 183862017，电动汽车 能量消耗率和续驶里程 试验方法S.北京：中国标准出版：1-8.9全国汽车标准化技术委员会.GB/T 183852005，电动汽车 动力性能 试验方法S.北京：中国标准出版：4-7.（编辑杨景）图318T电动洗扫车C-WTVC工况速度跟随曲线图表4整车动力性、经济性仿真结果表性能名称指标项目标值仿真值动力性最高车速/（km/h）89950-30km/h加速时间/s3.53.230-50km/h加速时间/s3.53.1最大爬坡度/%3030经济性40 km/h等速工况续驶里程/km400402C-WTVC综合工况续驶里程/km250255标准洗扫作业时间/h88.2New energy/新能源11