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新能源汽车发展道路技术难点及解决方案

导读: 目前新能源汽车推出新的整体解决方案,可让工程师在实验室环境下,完成对整车控制器(HCU)、电池管理单元(BMS)、电机控制器(MCU)、功能的验证。

   1.概述

  随着混合动力以及纯电动汽车的不断发展,电机控制策略的复杂性和可靠性日益提升。整车厂以及供应商对新能源控制器的开发环境的需求也在增长。

  目前新能源汽车推出新的整体解决方案,可让工程师在实验室环境下,完成对整车控制器(HCU)、电池管理单元(BMS)、电机控制器(MCU)、功能的验证。可以模拟实车测试中遇到的所有工况范围,在实车试验之前即可对ECU功能进行全面测试。

  本文将提供针对新能源车辆的HCU、MCU以及BMS三个控制器测试的解决方案。

  2.技术难点

  针对BMS的工作电压测试、单体电池电压、温度测试、SOC计算功能测试、充放电控制测试、电池热平衡测试、高压安全功能测试、通讯测试、故障诊断测试等等一系列测试,OEM面临着诸多挑战。

  采用真实的电池组测试BMS有着诸多的弊端:

  a.极限工况模拟给测试人员带来安全隐患,例如过压、过流和过温,有可能导致电池爆炸。

  b.SOC估计算法验证耗时长,真实的电池组充放电试验耗时一周甚至更长的时间。

  c.模拟特定工况难度大,例如均衡功能测试时,制造电池单体间细微SOC差别,电池热平衡测试时,制造单体和电池包间细微的温度差别等。

  d.以及其他针对BMS功能测试,如电池组工作电压、单体电池电压、温度、SOC计算功能、充放电控制、电池热平衡、高压安全功能、均衡功能、通讯、故障诊断、传感器等一系列的测试,OEM都面临着诸多挑战。

  MCU在研发过程中涉及被控对象的仿真。而电机本体的工作原理主要基于电磁感应原理,其各物理量(如磁通量、感应电动势、电磁力等)的交互变化速度远大于机械系统的力与速度的变化,为了保证较高的仿真精度,要求模型的仿真步长要远小于一般机械系统模型的仿真步长。

  相应的,区别于汽车上一般的电控系统,MCU的特殊之处也是在于它具有较高的控制频率和很高的输入信号频率。例如,MCU对逆变器IGBT的PWM控制频率超过10kHz;电机反馈的电机位置旋变信号的频率可达12kHz以上。这就要求HIL实时仿真系统对MCU控制信号采集和电机传感器信号的仿真都要达到很高的频率,一般要求采集频率达到信号频率的1000倍以上,信号仿真输出频率达到信号频率的100倍以上。

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