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新能源汽车专业英语
1.10.1.3 2.1.3 EV系统级原理图
2.1.3 EV系统级原理图

一辆完整的纯电动汽车不仅包括驱动需要的电驱动零部件和电力电子器件,也包括其他一些使整个系统有效工作的子系统。在图2-5中,需要蓄电池(或者燃料电池)提供电能。图左边的模块提供动力驱动电动机。电动机是纯电动汽车的动力传动部件,在图右边用EVPT标识。对于每一个零部件,蓄电池或者EVPT,均有一个控制器。蓄电池控制器能够控制充电或者放电,相似地,EVPT控制器通过电力电子器件能够控制电动机的转速或力矩。应当注意的是,虽然图中所示的各模块布置在不同的地方,但事实上其物理布置是很紧密的。原因有二:其一出于整体包装的需要;其二将它们放在一起能够缩短高电流和高电压线的长度。同样的,虽然图中各种控制器如FC控制器(燃料电池控制器或蓄电池控制器)和EVPT控制器,分开布置以在功能上进行区分,但事实上它们能够放置在同一个物理盒子中,并且能够共用相同的微处理器来实现自己的功能。这些巧妙的设计涉及成本和包装。另外,还有一个盒子叫“接口”。这是一个接收信号和功率的控制器盒,既包括驱动需要的高压,也包括某些在低压下工作的特定设备所需要的低压。通过这个接口的功能,将这些信号传递到EVPT电动机或高压电池中。同样地,当在物理上集成整个系统时,这些功能模块能够进行合并。

图2-5 纯电动汽车系统级原理图

除了上述模块,还有其他各种模块,例如整车控制器,它能接收汽车车速、驾驶员踏板位置等信号,然后确定电动机是否需要额外的力矩。基于这些信息,它将合适的力矩请求信号送给EVPT控制器。相似地,制动控制器也能接收相关的制动踏板位置信号、车速信号等,从而确定需要多大的制动力矩。整车控制器也能接收蓄电池荷电状态信号,判断是否能够进行再生制动。如果可能的话,它也能送信号给EVPT控制器,进行上述的判断。所有这些表明,各种控制器模块和进行相应动作的子系统之间的连续信息流和信号非常重要。

不同模块之间的信息传递通常通过控制器局域网(CAN)总线实现。它基于一种计算机网络,使用一根单线,包含各种信息或者多路通信信号。当多路信号共享时,需要用到某种通信协议。也就是说,当要使用物理介质时,有几种基于优先级的信号流试图共享相同的介质。对于相对较慢的信号,例如关闭车门锁的信号,它能够等待,而对于极其重要的功能信号如制动和转向信号,事关安全,需要立即被传递。有一些更先进的协议允许这样的操作。另外,对于安全攸关的功能,有必要附加基于硬件的备用通信机制,以防失效。

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从技术角度来看,纯电动汽车还有一个优点。在内燃机中,曲轴往复运转,产生脉动转矩。飞轮被用来平滑转矩的脉动特性,以免产生振动。而在纯电动汽车中,电动机产生平滑转矩,不再需要飞轮,既节约了材料和制造成本,又减轻了质量。一方面,内燃机的效率(从汽油到曲轴输出转矩)很低。其中,汽油发动机的效率为30%~37%,柴油发动机的效率为40%左右。等到将动力传递至车轮,效率只有5%~10%。另一方面,电动机的效率很高,达到90%以上。将动力从蓄电池传递至电动机驱动轴,整个效率约为70%,仍然比内燃机的效率高得多。