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

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摘要:以現(xiàn)有電動(dòng)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(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;高壓;應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

隨著電動(dòng)客車迅速發(fā)展，《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》要求:車輛在行駛過(guò)程中，出現(xiàn)需要整車主動(dòng)斷B級(jí)高壓電的車輛異常情況時(shí)，在車速大于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)客車如果動(dòng)力電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障，整車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)客車高壓應(yīng)急轉(zhuǎn)向方案結(jié)構(gòu)

目前，電動(dòng)客車使用的轉(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。控制器關(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):

［1］周科，姚科，王勇，等．《電動(dòng)客車安全技術(shù)條件》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)解讀［J］．汽車實(shí)用技術(shù)，2017(7):23－25．

［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］．汽車技術(shù)，2015(6):26－30．

［3］邱會(huì)鵬．純電動(dòng)汽車整車控制器的研究［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