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摘要:以現(xiàn)有電動(dòng)客車(chē)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)為基礎(chǔ),提出3種高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案,分析各種方案優(yōu)劣,針對(duì)優(yōu)選方案提出控制策略,以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急轉(zhuǎn)向的順利切換。
關(guān)鍵詞:電動(dòng)客車(chē);高壓;應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
隨著電動(dòng)客車(chē)迅速發(fā)展,《電動(dòng)客車(chē)安全技術(shù)條件》要求:車(chē)輛在行駛過(guò)程中,出現(xiàn)需要整車(chē)主動(dòng)斷B級(jí)高壓電的車(chē)輛異常情況時(shí),在車(chē)速大于5km/h時(shí)應(yīng)保持轉(zhuǎn)向系統(tǒng)維持助力狀態(tài)或至少保持轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)30s后再斷B級(jí)電[1]。然而當(dāng)前電動(dòng)客車(chē)如果動(dòng)力電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障,整車(chē)控制器需要切斷高壓時(shí),轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)無(wú)法持續(xù)維持。為此,本文介紹一種高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向控制方案,能夠確保行駛過(guò)程轉(zhuǎn)向應(yīng)急要求,減少安全事故。
1電動(dòng)客車(chē)高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向方案結(jié)構(gòu)
目前,電動(dòng)客車(chē)使用的轉(zhuǎn)向助力電機(jī)為高壓電機(jī),高壓電機(jī)工作時(shí)帶動(dòng)泵頭旋轉(zhuǎn),提供轉(zhuǎn)向助力[2]。然而當(dāng)動(dòng)力電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障高壓斷開(kāi)時(shí),無(wú)法維持助力轉(zhuǎn)向泵繼續(xù)工作,若在高速行駛,可能會(huì)有安全隱患。電動(dòng)客車(chē)都有高壓動(dòng)力電池和低壓蓄電池,本文提出3種應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案,在高壓動(dòng)力電池?zé)o法正常工作時(shí),采用低壓蓄電池供電,確保轉(zhuǎn)向助力平滑過(guò)渡。
1.1雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.2雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng),將兩個(gè)高、低壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵更換成一個(gè)雙源電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵[5],其兩端分別與高、低壓控制器連接。此時(shí)只需要設(shè)計(jì)一套油路,減少一個(gè)轉(zhuǎn)向泵,成本大大降低。但是目前的雙源轉(zhuǎn)向泵采用雙繞組電機(jī),由于雙繞組電機(jī)自身特性,高低壓無(wú)法同時(shí)工作,需高壓控制器停止工作,才能啟雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)電動(dòng)高壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上,增加一套低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由低壓蓄電池、低壓控制器、低壓電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵組成,通過(guò)整車(chē)控制器同高低壓控制器進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)通信[3],實(shí)現(xiàn)高低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)縫切換。該系統(tǒng)2個(gè)轉(zhuǎn)向泵,需設(shè)計(jì)2套油路,因此結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,整車(chē)布置困難,成本較高[4]。動(dòng)低壓控制器。因此,電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵電機(jī)存在轉(zhuǎn)速下降到上升過(guò)程,此間可能造成轉(zhuǎn)向助力短暫丟失[6]。
1.3升壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
相對(duì)雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng),電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵為高壓轉(zhuǎn)向泵,無(wú)需低壓控制器,增加升壓DC/DC,需對(duì)高壓配電箱進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。由于只有一個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器,因此該系統(tǒng)只針對(duì)高壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障,高壓控制器停止工作后,VCU發(fā)出高壓斷開(kāi)指令后,才能啟動(dòng)升壓DC/DC,期間轉(zhuǎn)向助力有短暫丟失。升壓DC/DC方案只針對(duì)電池高壓異常的情況,若出現(xiàn)高壓控制器故障,無(wú)法達(dá)到應(yīng)急效果。從成本、整車(chē)布置、結(jié)構(gòu)性能等方面考慮,本文選擇雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)方案作為優(yōu)選方案,下面針對(duì)該方案進(jìn)行控制策略設(shè)計(jì)。
2雙源轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案控制策略
雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng),是一套高低壓控制器相互制約的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),目前,雙繞組電機(jī)的特性決定了高壓控制器需停止工作,高壓斷開(kāi)后低壓控制器才能啟動(dòng)[8]。因此,電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵電機(jī)存在轉(zhuǎn)速下降到上升過(guò)程,期間可能造成轉(zhuǎn)向助力短暫丟失。需要在控制策略上進(jìn)行優(yōu)化,以減少轉(zhuǎn)向助力丟失時(shí)間。雙源轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略,VCU通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)指令高低壓控制器??刂破麝P(guān)鍵點(diǎn)在于,VCU需確認(rèn)高壓控制器停止工作后,才能主動(dòng)斷高壓電。若斷高壓時(shí),高壓控制器正在工作,極有可能造成高壓控制器損壞[9]。確保高壓切斷后,低壓控制器才能啟動(dòng)。若高壓未切斷,低壓控制器可能無(wú)法正常啟動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中,需嚴(yán)格遵循控制邏輯順序,不斷優(yōu)化高壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)停止、低壓控制器啟動(dòng)時(shí)間。確保電機(jī)轉(zhuǎn)速還未下降過(guò)低、管路油壓較高、轉(zhuǎn)向無(wú)明顯丟失的情況下,讓駕駛員無(wú)轉(zhuǎn)向助力丟失感[10]。
3結(jié)束語(yǔ)
高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)提高電動(dòng)客車(chē)安全性有著至關(guān)重要的作用。本文以雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)作為優(yōu)選方案,通過(guò)控制策略的優(yōu)化[11],可以達(dá)到應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)縫切換效果。
參考文獻(xiàn):
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[2]吳浩,田曉川,趙亮子.電動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵總成參數(shù)匹配及控制策略研究[J].汽車(chē)技術(shù),2015(6):26-30.
[3]邱會(huì)鵬.純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.
[4]全興精工集團(tuán)有限公司.一種新能源汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng):201710295102.4[P].2017-10-2
作者:程靜 單位:成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司