電動客車高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案設(shè)計

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摘要:以現(xiàn)有電動客車轉(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，針對優(yōu)選方案提出控制策略，以實現(xiàn)應(yīng)急轉(zhuǎn)向的順利切換。

關(guān)鍵詞:電動客車;高壓;應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

隨著電動客車迅速發(fā)展，《電動客車安全技術(shù)條件》要求:車輛在行駛過程中，出現(xiàn)需要整車主動斷B級高壓電的車輛異常情況時，在車速大于5km/h時應(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級電［1］。然而當前電動客車如果動力電池出現(xiàn)嚴重故障，整車控制器需要切斷高壓時，轉(zhuǎn)向助力狀態(tài)無法持續(xù)維持。為此，本文介紹一種高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向控制方案，能夠確保行駛過程轉(zhuǎn)向應(yīng)急要求，減少安全事故。

1電動客車高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向方案結(jié)構(gòu)

目前，電動客車使用的轉(zhuǎn)向助力電機為高壓電機，高壓電機工作時帶動泵頭旋轉(zhuǎn)，提供轉(zhuǎn)向助力［2］。然而當動力電池出現(xiàn)嚴重故障高壓斷開時，無法維持助力轉(zhuǎn)向泵繼續(xù)工作，若在高速行駛，可能會有安全隱患。電動客車都有高壓動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，在高壓動力電池無法正常工作時，采用低壓蓄電池供電，確保轉(zhuǎn)向助力平滑過渡。

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)，將兩個高、低壓電動轉(zhuǎn)向泵更換成一個雙源電動轉(zhuǎn)向泵［5］，其兩端分別與高、低壓控制器連接。此時只需要設(shè)計一套油路，減少一個轉(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，由于雙繞組電機自身特性，高低壓無法同時工作，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、低壓電動轉(zhuǎn)向泵組成，通過整車控制器同高低壓控制器進行CAN網(wǎng)絡(luò)通信［3］，實現(xiàn)高低壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無縫切換。該系統(tǒng)2個轉(zhuǎn)向泵，需設(shè)計2套油路，因此結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，整車布置困難，成本較高［4］。動低壓控制器。因此，電動轉(zhuǎn)向泵電機存在轉(zhuǎn)速下降到上升過程，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)

相對雙源轉(zhuǎn)向泵系統(tǒng)，電動轉(zhuǎn)向泵為高壓轉(zhuǎn)向泵，無需低壓控制器，增加升壓DC/DC，需對高壓配電箱進行設(shè)計［7］。由于只有一個電動轉(zhuǎn)向控制器，因此該系統(tǒng)只針對高壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，高壓控制器停止工作后，VCU發(fā)出高壓斷開指令后，才能啟動升壓DC/DC，期間轉(zhuǎn)向助力有短暫丟失。升壓DC/DC方案只針對電池高壓異常的情況，若出現(xiàn)高壓控制器故障，無法達到應(yīng)急效果。從成本、整車布置、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，下面針對該方案進行控制策略設(shè)計。

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，雙繞組電機的特性決定了高壓控制器需停止工作，高壓斷開后低壓控制器才能啟動［8］。因此，電動轉(zhuǎn)向泵電機存在轉(zhuǎn)速下降到上升過程，期間可能造成轉(zhuǎn)向助力短暫丟失。需要在控制策略上進行優(yōu)化，以減少轉(zhuǎn)向助力丟失時間。雙源轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略，VCU通過CAN網(wǎng)絡(luò)指令高低壓控制器。控制器關(guān)鍵點在于，VCU需確認高壓控制器停止工作后，才能主動斷高壓電。若斷高壓時，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。若高壓未切斷，低壓控制器可能無法正常啟動。在實際應(yīng)用中，需嚴格遵循控制邏輯順序，不斷優(yōu)化高壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)停止、低壓控制器啟動時間。確保電機轉(zhuǎn)速還未下降過低、管路油壓較高、轉(zhuǎn)向無明顯丟失的情況下，讓駕駛員無轉(zhuǎn)向助力丟失感［10］。

3結(jié)束語

高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對提高電動客車安全性有著至關(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，通過控制策略的優(yōu)化［11］，可以達到應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無縫切換效果。

參考文獻:

［1］周科，姚科，王勇，等．《電動客車安全技術(shù)條件》系列國家標準解讀［J］．汽車實用技術(shù)，2017(7):23－25．

［2］吳浩，田曉川，趙亮子．電動轉(zhuǎn)向油泵總成參數(shù)匹配及控制策略研究［J］．汽車技術(shù)，2015(6):26－30．

［3］邱會鵬．純電動汽車整車控制器的研究［D］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學，2014．

［4］全興精工集團有限公司．一種新能源汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng):201710295102.4［P］．2017－10－2

作者:程靜 單位:成都市新筑路橋機械股份有限公司