Tres tecnologías centrales de los vehículos de nueva energía
En la arquitectura de plataforma de los vehículos de nueva energía, VCU, MCU y BMS sin duda desempeñan un papel vital y juntos forman el núcleo de la gestión de energía y potencia del vehículo.
1.VCU
La VCU, o controlador del vehículo, es la unidad de control central en los vehículos de nueva energía y su importancia es equivalente a la del controlador del motor en los vehículos de combustible. En los vehículos totalmente eléctricos y en algunos vehículos híbridos enchufables, la VCU desempeña un papel fundamental.
Primero, la VCU es responsable del control de conducción. Necesita controlar la potencia del motor de acuerdo con la intención del conductor, como el grado en que se presiona el pedal del acelerador o el pedal del freno, para garantizar que el vehículo pueda conducir de acuerdo con las expectativas del conductor. Al mismo tiempo, también necesita recibir y procesar información de retroalimentación de varios subsistemas del vehículo para brindar al conductor el apoyo necesario para tomar decisiones.
En segundo lugar, VCU es responsable de la gestión de archivos adjuntos. Esto incluye el control y la gestión de componentes clave como DCDC, cargadores a bordo, bombas de agua y compresores de aire acondicionado para garantizar que puedan funcionar de manera eficiente según sea necesario.
Además, la gestión energética también es una responsabilidad importante de VCU. En los vehículos puramente eléctricos, la VCU necesita coordinar el suministro de energía de la batería al motor y los accesorios eléctricos para maximizar la utilización de energía. Cuando la carga de la batería es baja, la VCU limitará de forma inteligente la potencia de salida de algunos accesorios eléctricos, ampliando así la autonomía del vehículo.
La regeneración de energía de frenado es otra función clave de VCU. Cuando el vehículo frena, el motor eléctrico puede actuar como generador para recuperar la energía de frenado y almacenarla en un dispositivo de almacenamiento de energía. La VCU determinará cuándo regenerar la energía de frenado en función de la apertura del pedal del acelerador y del freno y el valor SOC de la batería para lograr un uso eficiente de la energía.
El manejo de fallas también es una función indispensable de VCU. Detecta el estado del vehículo y la información de estado de cada subsistema en tiempo real a través de sensores y bus CAN, y muestra esta información en el tablero. Al mismo tiempo, VCU también realizará un diagnóstico de fallas y un procesamiento de protección de seguridad para garantizar que el vehículo pueda conducir de manera segura al taller de reparación cuando ocurra una falla.
Finalmente, VCU también es responsable de la interacción de la información con otros componentes clave. Transmite datos principales y estado de fallas del sistema de energía, motor, batería, sistema de alto voltaje, aire acondicionado, etc. al panel de instrumentos y recibe información de control del conductor. Además, algunas empresas de automóviles integrarán funciones de gestión térmica en la VCU para lograr un control inteligente de bombas de agua, ventiladores, válvulas de control de aire acondicionado, intercambiadores de calor, etc.
Como controlador "a nivel cerebral" de vehículos de nueva energía, VCU desempeña un papel vital en el control de conducción, gestión de accesorios, gestión de energía, retroalimentación de energía de frenado, manejo de fallas e interacción de información. Es importante garantizar el funcionamiento seguro y eficiente del vehículo. La clave.
2.BMS
El sistema de gestión de baterías, denominado BMS, es un sistema inteligente que monitorea y gestiona las baterías de forma integral. Dispone de potentes funciones para garantizar que la batería esté siempre en las mejores condiciones durante su uso.
Una de las tareas principales de BMS es monitorear el voltaje, la corriente y la temperatura de la batería en tiempo real. De esta manera, puede detectar y prevenir rápidamente la sobredescarga, la sobrecarga, el exceso de temperatura y otras condiciones anormales de la batería, protegiendo así la batería contra daños.
Además de las funciones básicas de monitoreo, BMS también tiene funciones avanzadas como detección de fugas, gestión térmica, gestión de equilibrio de batería y recordatorios de alarma. También puede calcular la capacidad restante (SOC) de la batería y la energía de descarga, e informar el grado de deterioro (SOH) de la batería y el estado de la capacidad restante. Esta información es crucial para que los conductores comprendan el nivel actual de la batería y la autonomía de conducción para poder planificar mejor sus viajes.
Una de las tecnologías centrales de BMS es la estimación de SOC. Esta tecnología puede estimar con precisión la energía restante de la batería y garantizar que el SOC se mantenga dentro de un rango razonable, evitando así que la batería se sobrecargue o descargue. La estimación de SOC de alta precisión no solo puede mejorar la autonomía del automóvil, sino también reducir el costo requerido de la batería.
Además, BMS también tiene una función de control de equilibrio. Equilibra las diferencias de capacidad o voltaje entre las celdas de la batería para garantizar que cada celda del paquete de batería alcance un estado equilibrado y consistente. Esto ayuda a mejorar el rendimiento general y la seguridad del paquete de baterías.
Además, la función de gestión térmica en el sistema de gestión de batería (BMS) es crucial para garantizar que la batería funcione dentro del rango de temperatura adecuado y reduzca la diferencia de temperatura entre los módulos de batería individuales. Esto se debe a que el rendimiento, la vida útil y la seguridad de la batería están estrechamente relacionados con la temperatura. Una temperatura demasiado alta o demasiado baja puede dañar la batería y afectar su funcionamiento normal.
Para lograr una gestión térmica eficaz, BMS determinará primero el rango de temperatura de funcionamiento óptimo de la batería. Este rango suele estar dentro del rango de temperatura en el que la batería tiene el mejor rendimiento, la vida útil más larga y la mayor seguridad. Una vez que se determina este rango, el BMS controlará la temperatura de la batería en tiempo real y tomará las medidas adecuadas para ajustar la temperatura según sea necesario.
El cálculo del campo térmico de la batería y la predicción de la temperatura son otro eslabón importante en la gestión térmica. Al calcular el campo térmico de la batería, BMS puede comprender la distribución de temperatura dentro de la batería y predecir la tendencia futura de cambio de temperatura de la batería. De esta forma, BMS puede tomar las medidas correspondientes con antelación para evitar que la temperatura de la batería sea demasiado alta o demasiado baja.
La selección de los medios de transferencia de calor también es un paso clave en la gestión térmica. La función del medio de transferencia de calor es transferir eficazmente el calor generado por la batería al sistema de disipación de calor, manteniendo así la temperatura de la batería dentro de un rango razonable. Los medios de transferencia de calor comunes incluyen líquidos y gases, y la elección de qué medios depende del escenario y las necesidades de la aplicación específica.
El diseño de la estructura de disipación de calor del sistema de gestión térmica y la selección del punto estable previsto del ventilador también son vínculos clave en la gestión térmica. El diseño de la estructura de disipación de calor debe tener en cuenta factores como la eficiencia de disipación de calor, el peso y el costo para garantizar un rendimiento óptimo de disipación de calor. La selección del punto estable de predicción del ventilador implica la optimización de la velocidad del ventilador, el volumen de aire y otros parámetros para garantizar el mejor efecto de disipación de calor y el menor consumo de energía.
Al implementar estas medidas de gestión térmica, BMS puede controlar eficazmente la temperatura de la batería, mejorar el rendimiento y la vida útil de la batería y, al mismo tiempo, garantizar el funcionamiento seguro de la batería. Esto es fundamental para dispositivos como los vehículos eléctricos que dependen de la energía de la batería, ya que ayuda a mejorar el rendimiento y la confiabilidad de todo el vehículo.
3.MCU
MCU, o controlador de motor, es el centro neurálgico que conecta motores y baterías. Asume la importante tarea de ajustar el rendimiento de todo el vehículo. Con sus funciones inteligentes, no sólo garantiza la seguridad básica y el control preciso del vehículo, sino que también permite que la batería y el motor funcionen al máximo.
La función principal de la MCU es convertir de manera eficiente la energía de CC de la batería en la energía de CA de alto voltaje requerida e impulsar el cuerpo del motor para generar energía mecánica. Al mismo tiempo, también cuenta con funciones de diagnóstico, protección y almacenamiento de fallas del sistema del motor, brindando una sólida garantía para el funcionamiento de todo el vehículo.
Estructuralmente, la MCU se compone de componentes clave como la carcasa y el sistema de refrigeración, la unidad electrónica de potencia, el circuito de control, el software subyacente y el software de algoritmo de control. Su circuito de hardware adopta conceptos de diseño modular y de plataforma, y la parte del variador de potencia está diseñada con múltiples circuitos de funciones de diagnóstico y protección para garantizar un funcionamiento estable y confiable. La parte del circuito de alimentación utiliza tecnología de conexión paralela de módulo IGBT de grado automotriz, condensadores de bus personalizados y diseño de barra colectora integrada para mejorar aún más el rendimiento.
En términos de software, el software subyacente de la MCU sigue el estándar de arquitectura de sistema abierto AUTOSAR para lograr el objetivo de una plataforma común para el desarrollo de ECU. El software de la capa de aplicación se divide en múltiples módulos, como control de estado, algoritmo vectorial, cálculo de par de demanda y módulo de diagnóstico, según el diseño funcional. El módulo de algoritmo vectorial se subdivide en control MTPA y control de debilitamiento de campo para garantizar la exactitud y exactitud de la estrategia de control. Eficiente.
Además, las soluciones técnicas clave de MCU también son bastante destacadas, incluido un procesador principal de doble núcleo de alto rendimiento de 32-bits, tecnología IGBT paralela de grado automotriz, condensadores de bus de película personalizados y diseño de circuito de alimentación integrado. Al mismo tiempo, la carcasa de alto nivel de protección y el diseño integrado de disipación de calor con refrigeración por agua también garantizan el funcionamiento estable de la MCU.
Bajo la tendencia futura de los automóviles inteligentes, el desempeño de seguridad de la MCU es particularmente importante. Un coche inteligente necesita entender a las personas como a un compañero, pero la seguridad es siempre la base. En la era de los automóviles inteligentes conectados, los problemas de seguridad están en todas partes, incluidas piezas, vehículos, sistemas, hardware, software, datos, comunicaciones y redes. Por lo tanto, el desempeño de seguridad de la MCU también es la clave para garantizar que pueda realizar su mejor función.
