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近年来新能源汽车市场竞争愈发激烈。电驱动系统关乎整车的制造成本影响整车性能。因此新能源汽车电驱动系统成为业内研究热点。电驱动系统作为新能源汽车的核心部件控制电机输出驱动转矩或制动转矩实现整车加速、减速、前进和倒退不仅决定了整车动力性能而且与行车安全紧密相关。
功率控制单元(PCU)系统作为电动汽车整车上的关键电控系统其功能安全技术水平直接影响整车安全PCU系统是电驱动系统的主要组成部分对其效率、功率密度和可靠性起着主导主作。
在PCU系统工作过程中如发生系统性失效或硬件随机失效,有可能会导致电机发出非预期的驱动或制动扭矩在某些驾驶场景下使车辆发生碰撞、追尾等事故危及驾乘人员安全。
PCU系统功能
1、电力驱动功能该功响应扭矩请求使驱动电机通过传动系统输出扭矩为车辆提供前进或者后退方向的驱动力矩。目的为车辆提供驱动力。
2、发电功能使车辆的机械能转化为电能在车辆运动方向与驱动电机输出扭矩方向相反时电驱动系统能将车辆的机械能转换为电能并通过BMS系统为电池充电。
3、跛行功能在特定情况下电驱动系统进行降额运行电驱动系统在特定情况进行相应的降功率运行,以支持在故障状态下能使车辆跛行运动。
4、放电功能在需要时消除电驱动系统存储的高压电能响应主动与被动放电请求,在需求的时间内使电驱动系统高压侧能量释放到安全状态。
5、坡道辅助功能防止车辆在坡道上起步和运行时的反向溜车响应坡道辅助请求,使驱动电机通过传动系统输出扭矩确保车辆反向溜车距离小于10cm。
6、交流充电功能将电能从电网转移至车辆高压电池通过整流和降压将电网的220V交流电转化为适合电池电压的高压直流电。
PCU系统能量流
以某款紧凑型插电式混合动力汽车上所搭载的电驱动系统为例电驱动系统主要功能是为整车提供动力、通过车载充电器为电池充电等而PCU主要负责电驱动系统的能量流向和分配。
1)电动机:通过以一定开关管动作的逆变器控制实现功率转换过程其可工作于电动模式或发电模式。
在发电模式 电机为高压电池充电;在电动模式电机为系统提供驱动力。
2)发电机:同样通过以一定开关管动作的逆变器控制实现动能向电能转换的过程其由发动机驱动发电机为高压电池充电或者为电动机提供电能。
3)控制器:控制逆变器实现直流高压与交流电压的互相转换控制三相交流电压的幅值与频率进而控制电动机和发电机的输出扭矩 。
4)逆变器:根据 MCU发出的PWM控制指令将 Boost升压的直流电转换为高压交流电以此控制发电机和电动机工作。
5)高压变换器/复用充电机:高压Boost变换器受 MCU控制以实现电池高压与电机输入直流高压的升降压。
复用充电机受MCU控制将交流电转换为直流电将电网的电能转化为车载高压电池的电能。
