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陳守川:新能源物流車電控系統發展趨勢及挑戰

文章出處:未知 人氣:發表時間:2020-04-17
4月17日,2020中國(西安)新能源汽車產業生態大會在星河灣大酒店召開。會議第二天來到由飛碟汽車獨家冠名的新能源物流車專場,無錫華宸控制技術有限公司技術總工陳守川做了題為“新能源物流車電控系統發展趨勢及挑戰”的主題報告。
 
 
無錫華宸控制技術有限公司技術總工陳守川
 
陳守川演講的主要內容:
 
電控發展趨勢
 
隨著國家補貼的退坡,車企對零部件廠家的要求產品價格越來越低、性能越來越高、產品性價比越來越高。辯證的看,現階段機遇和挑戰并存,銷售驅動向技術驅動轉換,比拼產品價格、性能、服務,淘汰落后產能,推動行業健康發展。
 
電控方面,也要求企業提供性價比高的產品,進一步分解體現在三方面:產品更便宜,良好駕駛體驗,省心、安全可靠。
 
應對挑戰的措施
 
華宸控制結合自身產品特點,應對策略主要分為:平臺化、集成化、設計優化,性能方面提高整車動力性、減少NVH,確保產品安全可靠,易維護。
 
平臺化。把研發主要分為三個平臺:硬件平臺、軟件平臺、控制策略平臺,基于平臺就像搭積木一樣衍生出產品。產品之間系統差異更小了,能夠實現更快響應客戶的需求;目前一天能夠和電機廠家配合完成電機標定,和主機廠家兩天完成調車;控制器也有一些靈活設計,可以改變進出口的布局和支架。一個軟件、硬件經過數十個項目驗證,可靠性會大幅的提高,同時物料可以實現共享。減少研發重復投入,提高效率降低成本。
 
集成化。電池的電能通過電纜傳遞到車上的各個電控設備,每一個電控設備之前傳統方式是各自獨立存在,通過集成在一起,優勢是線束少、體積小、重量輕、可靠性高、易安裝,易維護,這樣重量降低20%,體積降低了至少20%,成本降低了15%。
 
集成泵總成。一些電動物流車、大巴、卡車、環衛車上面都有轉向泵、自動氣泵,傳統方式是泵和電機連接在一起,控制器通過遠程電纜控制;三者做在一起,控制器借用電機外殼,特點是體積小、重量減輕、噪音小,維護也更簡潔,成本可以降低至少20%,現在有高壓和低壓產品。
 
設計優化。最主要的是IGBT、電容、機械外殼,充分發掘潛能,把IGBT電流提高,機械外殼體積降低,盡量把材料省下來。核心器件國產化,得益于國產供應商的技術進步,現在這一塊是趨勢。優化布局能夠節省一些材料,通過這些方式能夠達到降低控制器整體成本。
 
動力性。首先是爬坡,電力資源網每年也在舉辦爬坡比賽,要求越來越高,從原來滿載到現在的超載爬坡,從20%提升到30%,減少發熱提高爬坡性能,爬坡的時候車速很慢,所以可以把頻率降下來,用離散方式見效開關頻率次數,通過這種方式能夠將峰值轉矩提高10%。其次是加速,物流車現在統計大部分都是50公里每小時的加速時間,制約加速時間的是電控輸出的電流和電壓能力,通過技術把控制器輸出電壓提高,傳統0.95提高到1.05,在一個車輛上經過對比,可以把峰值功率提高8%左右,車輛的50公里加速時間從之前11秒提高到9秒,這也是雙刃劍,后續需要促進非線性調制帶來的問題。
 
NVH。NVH主要集中在三個部分:高速、低速、起步過程。車輛高速NVH主要是電機電流不平衡導致波動,車速越快抖動越厲害,三相電流不平衡主要原因有電機電流偏置,旋變非線性,電機出廠沒有對中,氣體不均勻,角度和轉速都在波動,控制電流在波動。通過一些對角度的濾波,對控制電流的調節器把不平衡度降低到1%以內,解決了高速抖動的問題。低速抖動,司機輕踩或者松踏板明顯感覺到車輛在抖,原因就是因為傳動系統可以等效為一個二階質量系統,通過控制策略在系統里面增加主動阻尼;增加阻尼抖動減少很多。NVH起步抖動,電機到輪胎之間非剛性連接,齒輪間存在間隙,電機轉矩響應非???,會引起打齒異響,長時間會引起機械疲勞和損壞。
 
安全可靠。首先是安全,電動汽車安全主要有兩部分:轉矩安全、高壓安全。轉矩安全的目標是轉矩非預期的增大、轉矩非預期反向。高壓安全目標是人身無觸電風險。其次是可靠性,控制器運行環境惡劣、苛刻,整車壽命30萬公里,工作時間8000到10000小時,借助計算機輔助設計,做一些極端情況分析,可靠性驗證是做一些加速壽命試驗,極限工況試驗。IGBT是最關鍵的零部件,壽命決定了我們電控的使用時間,IGBT模式主要是因為有熱應力造成的疲勞,不怕長時間在高溫下運行,怕連續不斷的往返折返跑的沖刺。所以結合車輛實際運行工況和數據模型首先做理論上的估算,確保設計能夠使它的壽命滿足整車要求,同時還會做耐久試驗,主要是把控制器放在極高溫度下做不斷的循環測試,每個循環100分鐘以內,循環24小時連續,測試三個月。
 
遠程診斷服務。痛點是控制器是整合車間電器的接口,很多得通過控制器找,所以需要遠程診斷方式可以快速解決問題?,F有很多主機廠家和T—BOX監控平臺可以監控運營情況,但是不能監控故障診斷,目前我們的方案,通過每個人都有手機和數據線的方式,加4G網絡,司機維修員、售后可以遠程知道控制器工作情況,可以實現控制器狀態監控、遠程故障診斷、遠程程序升級和數據上傳到云盤,這樣工程師去現場之前已經掌握了這個車輛具體的情況,去現場就可以更快的解決這些問題。
 
總結來看,現在對供應商來說要提供高性價比的產品,主要是產品要便宜、性能要好、用起來省心,主要是平臺化、集成化、設計水平方面實現成本降低,動力性和NVH方面實現性能提升,最后在安全可靠、易維護方面做一些升級。
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